6.1 Конспект для учителя по теме «Обмен веществ. Энергетический обмен»

Обмен веществ

Обмен веществ (метаболизм) = ассимиляции + диссимиляции

Органические вещества пищи являются основным источником не только материи, но и энергии для жизнедеятельности клеток организма. При образовании сложных органических молекул была затрачена энергия, потенциально она находится в форме образованных химических связей. В результате реакций энергетического обмена происходит окисление сложных молекул до более простых и разрушение химических связей, при этом происходит высвобождение энергии.

АТФ + Н2О = АДФ + Н3РО4 + 40 кДж

Содержание АТФ в клетках в среднем составляет от 0,05% до 0,5% от массы. Все биохимические реакции требуют затрат энергии молекул АТФ, поэтому запас АТФ должен постоянно пополняться:

АДФ + Н3РО4 + Q = АТФ + Н2О

Растения преобразуют энергию солнечных лучей в энергию АТФ в процессе фотосинтеза. Хемосинтезирующие бактерии запасают энергию в форме АТФ, получаемую при химических реакциях окисления различных неорганических соединений. Гетеротрофы получают энергию в результате окисления молекул органических веществ, поступающих с пищей. В ходе биологического окисления расщепление сложных органических веществ осуществляется поэтапно и может идти двумя путями:

1. Неполное окисление органических веществ;
2. Полное окисление органических веществ до СО2 и Н2О.

Биологическое окисление

Процесс энергетического обмена можно разделить на три этапа:

-на первом этапе происходит пищеварение, то есть сложные органические молекулы расщепляются до мономеров;

-на втором происходит бескислородное окисление этих мономеров;

-на последнем этапе происходит окисление с участием кислорода в митохондриях.

Подготовительный этап.

Под действием ферментов пищеварительного тракта или ферментов лизосом происходит ферментативное расщепление сложных органических веществ до простых.

Субстрат:

• Углеводы = глюкоза + Е (1г = 17,6 кДж)
• Липиды = глицерин + жирные кислоты + Е (1г = 38,9 кДж)
• Белки = аминокислоты + Е (1г = 17,6 кДж)
• Нуклеиновые кислоты = нуклеотиды + Е

Результат этапа: Энергия не запасается, а выделяется только в тепловой форме

Гликолиз, или бескислородное окисление

Окисление глюкозы в клетках происходит без кислорода с участием ферментов. Реакции протекают в цитоплазме, глюкоза с помощью 9 ферментативных реакций распадается на 2 молекулы ПВК — пировиноградной кислоты С3Н4О3 , которая во многих клетках превращается в молочную кислоту С3Н6О3 и при этом суммарно образуются 2 молекулы АТФ .

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ →2 С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия О₂ в клетке.

Если О₂ нет, происходит анаэробное брожение (дыхание), причем у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение, при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта.

Брожение-анаэробное дыхание

Третий этап энергетического обмена — кислородное окисление, или дыхание, происходит в митохондриях.

Окисление органических веществ на митохондриях

Стадии аэробного дыхания:

1. Окислительное декарбоксилирование
2. Цикл Кребса
3. Электронтранспортная цепь (окислительное фосфолирирование)

С3Н4О3 + КоА  + НАД ->СО2 + Ацетил-КоА + НАД∗Н2

Цикл Кребса

Электронтранспортная цепь

Органические вещества, образовавшиеся на II этапе (например, С3Н6О3), поступают на ферментативный «конвейер» и расщепляются с участием кислорода до конечных продуктов:

• 2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4= 36АТФ + 6СО2 + 42Н2О
• Расщепление в клетке 1 молекулы глюкозы до СО2 и Н2О обеспечивает синтез 38 молекул АТФ.

• «Вконтакте»: vk.com/myetginpro
• «Одноклассники»: ok.ru/etginpro
• «YouTube»: youtube.com/channel/UC5Sv[...]