Етапи енергийния метаболизъм (аеробна дъх)

Потокът на енергия в клетката

Потокът на енергия в процесите на клетъчна основа са електрически организми и клетъчното дишане.

1. Мощност - придобиването на материя и енергия от живи организми.

2. клетъчното дишане - процесът, чрез който живи организми освобождават енергията от богати органични вещества от ензимно разцепване (дисимилация) за по-просто. Клетъчното дишане може да бъде аеробни и анаеробни.

3. Аеробни дишане - получаване на енергия се извършва при участието на кислород в процеса на разграждане на органичните вещества. То се нарича също кислород (аеробна) етап в енергийния метаболизъм.

Анаеробно дишане - получаване на енергия от храната, без използването на свободен кислород атмосфера. Като цяло, потокът на енергия в клетката може да бъде представена както следва (фигура 5.3).

Фигура 5.3. Потокът на енергия в клетката

Химическа работа. биосинтеза на клетъчните протеини, нуклеинови киселини, липиди, полизахариди.

Механична работа. намаляване на мускулните влакна, ударите на ресничките, хромозома сегрегация по време на митоза.

Поддръжка на електрически съоръжения - поддържане на потенциалната разлика през клетъчната мембрана.

Осмотично работа - поддържане на материални градиенти в клетката и неговата среда.

Процесът на аеробно дишане се среща в три етапа: 1) получаване; 2) свободна от кислород; 3) кислород.

Първият етап - подготвителен етап или храносмилането. включващ ензимно разделяне на мономери на полимери: протеини на аминокиселини, мазнини на глицерол и мастни киселини, нишесте и гликоген до глюкоза, нуклеиновите киселини на нуклеотиди. Той се среща в стомашно-чревния тракт, с участието на храносмилателни ензими и цитоплазмата на клетките, с участието на ензима лизозомна.

На този етап, малко количество енергия освобождава се разсейва като топлина и мономерите образувани са подложени на по-нататъшно разделяне или клетки се използват като строителен материал.

Втори етап - анаеробна (безкислородна). Той се среща в цитоплазмата на клетки без кислород. Мономерите са оформени в първия етап, при по-нататъшно разграждане. Пример за такъв процес е гликолиза - аноксична непълно разцепване на глюкоза.

В реакцията на гликолиза на една молекула глюкоза (С6 Н12 О6) две молекули на пирогроздена киселина (С3 Н4 О3 - STC). По този начин от всяка молекула глюкоза се разцепва атом 4 Н + форма 2 молекули на АТР. Водородните атоми, свързани с NAD + (никотинамид аденин динуклеотид, NAD и функционират подобни тях вектори е да се направи водород в една първа реакция (възстановен), и от друга - да даде (окислява).

Sumarno гликолиза уравнение изглежда така:

В процеса на гликолиза се разпределя 200 кДж / мол енергия, от които 80 кДж или 40% отива в синтеза на АТР и 120 кДж (60%) се разсейва като топлина.

В анаеробни организми (много бактерии, микроскопични гъби, паразити intraenteric), тази стъпка е края. PVK (в зависимост от типа на ферментация) могат да бъдат превърнати в млечна киселина (С3 H6 О3), етанол (С2 Н5 OH). Някои клетки (например, мускул, растителни клетки) при недостиг на кислород да преминат към анаеробно дишане. В тези случаи:

а) в животински клетки се произвежда 2 молекули на млечна киселина, която след това се превръща в гликоген в черния дроб и депозиран;

б) протича в растителни клетки brozhzhenie алкохол с отделяне на СО2. Крайният продукт е етанол.

Анаеробните дишане спрямо кислорода дишане еволюционно-големи, но по-малко ефективна форма на енергия от хранителни вещества.

Третият етап- аеробно (кислород, тъкан дишане) се осъществява в митохондриите, и изисква наличието на кислород.

Органични съединения, образувани в предишния аноксична фаза, се окисляват от водород абстракция на СО2 и Н2 О. Otsoedenivsheesya водороден атом вектори се предават чрез кислород, за да взаимодействат с него и се образува вода. Този процес е придружен от освобождаване на значителни количества енергия, част от които (55%) отива в образуването на вода. В етапа на кислород може да различи реакции на цикъла на Кребс и окислително фосфорилиране.

Krebs цикъл (цикъл трикарбоксилна киселина) се появява в митохондриалния матрикс. То бе открито от английски биохимик H. Krebs на през 1937 година.

Krebs цикъл започва чрез взаимодействие на пирогроздена киселина с оцетна киселина. Това образува лимонена киселина, която след няколко последователни преобразувания отново ацетат и цикълът се повтаря.

По време на една от реакциите на PVK молекулите на цикъла на Кребс 4 се образува двойка водородни атома, две молекули на СО2. една молекула АТФ. Въглероден диоксид се извлича от клетка, и водороден атом, прикрепен към молекулите на транспортер - NAD и FAD (флавин аденин динуклеотид), което води до образуването на NAD и FAD · Н2 · Н2.

Трансфер на енергия от NAD и FAD · Н2 · Н2 които obrozovalis tsykla в Krebs и predyiduschem анаеробна етап proshodit АТР към вътрешната митохондриална мембрана в дихателната верига.

Дихателната верига или веригата на електронен транспорт (катод transprortnaya верига), съдържаща се във вътрешната мембрана на митохондриите. Неговите базисни вектори съдържат електрони, които са част от ензимни комплекси, които катализират редокс реакции.

Двойки водород отцепва от NAD и FAD · Н2 · Н2, под формата на електрони и протони (2Н + + 2е), се подава към веригата на електронен транспорт. Дихателната верига те идват в редица биохимични реакции, нетния резултат от които - синтеза на АТФ (фигура 5.4).

Фиг. транспортна верига 5.4 електрон

Електроните и протоните се улавят молекули и вектори на дихателната верига се изпращат: електрони от вътрешната страна на мембраната и протоните на външната. Електроните се комбинират с кислород. Кислороден атом в същото време става отрицателно зареден:

протони са натрупани върху външната страна на мембраната (Н +) и вътре аниони (O 2). В резултат на тази потенциална разлика се увеличава.

На някои места мембрана вградени ензим молекула за синтезата на АТР (АТР-синтетаза), който има йонна (протонен) канал. Когато потенциалната разлика през мембраната достига 200mV, протони (H +) на силата на електрическото поле се избута през канала и разширяване на вътрешната страна на мембраната, където те взаимодействат с O2 -. формиране Н 2О

Кислород въвеждане на митохондриите, необходими за свързване на електрони (Е -) и след това на протона (Н +). При липса на О2 процеси, свързани с транспортирането на протони и електрони престане. В тези случаи, много клетки синтезират АТФ чрез разграждане на хранителните вещества в процеса на ферментация.

Общата формула на етапа на кислород

1440 (40 · 36) се натрупва в ATP

1160 кДж на топлина се отделят като

общото уравнение кислород дишане, съдържащ аноксични и кислородни етапа:

Крайните продукти на енергийния метаболизъм (СО2. Н2 О, NH3), и излишък енергията, освободена от клетките през клетъчната мембрана, структурата и функцията на които заслужават специално внимание.

Page генерирана за: 0.027 сек.