36. Енергетичний обмін та його сутність. Значення атф в енергетичному обміні.

Обмін речовин (метаболізм) живої клітини складається з двох протилежно спрямованих видів реакцій – катаболічних і анаболічних

Катаболізм (енергетичний обмін) – сукупність реакцій розпаду органічних сполук. Біополімери (білки, полісахариди та ліпіди), залучаються до катаболічних реакцій у три стадії

1 – розщеплення макромолекул на окремі молекули (мономери); 2 – розщеплення мономерів до ацетил-КоА, що супроводжується утворенням невеликої кількості АТФ; 3 – при повному окисненні ацетил-КоА до води та діоксиду вуглецю, утворюється відновлювальний потенціал, що забезпечує синтез великої кількості АТФ при переносі електронів.

На першій стадії катаболізму великі молекули полімерів розпадаються на мономерні субодиниці. Цей процес, що називається травленням і відбувається поза клітинами під дією травних ферментів.

На другій стадії невеликі утворені молекули надходять до клітини організму і зазнають подальшого розщеплення у цитоплазмі. При цьому велика частина всіх мономерів перетворюється на піровиноградну кислоту (піруват), а потім – на ацетилкофермент А

Остання, третя стадія катаболізму полягає у повному розщепленні ацетильної групи ацетил коферменту А до СО, та Н₂О, що супроводжується утворенням АТФ з АДФ та фосфорної кислоти:

АДФ + Н₃РО₄ = АТФ + Н₂О.

Третя стадія катаболізму можлива тільки за наявності вільного кисню, тобто проходить винятково в аеробних організмах, і для її здійснення необхідні біомембрани. В еукаріотичних клітинах ця стадія проходить у мітохондріях. У анаеробів, у безкисневих умовах, катаболізм закінчується перетворенням пірувату на молочну кислоту (наприклад молочнокислі бактерії) або на етиловий спирт (наприклад дріжджі)

Такі процеси називаються бродінням (молочнокисле, спиртове), а процес перетворення простих цукрів на піруват — ґліколізом.

Перевага аеробів перед анаеробами пов’язана з тим, що основна кількість енергії вивільняється з поживних речовин саме на третій стадії катаболізму, якої нема у анаеробів.

Розщеплення ацетильної групи ацетилкоферменту А відбувається у мітохондріях у циклі лимонної кислоти (цикл Кребса). Реакції циклу поставляють редукційний потенціал у систему транспорту електронів, сполучену з синтезом АТФ. Таким чином мітохондрії виконують свою головну функцію — генераторів енергії у клітині.

Всі описані процеси (ґліколіз, цикл лимонної кислоти, синтез АТФ та ін.) становлять основу енергетичного обміну, тобто біохімічних реакцій, що забезпечують накопичення енергії у вигляді молекул АТФ.

Реакції синтезу органічних сполук, або пластичний обмін, проходять із витратою енергії. При цьому створюються необхідні для організму біополімери.

Катаболізм та анаболізм постійно пов’язані між собою потоками речовин та енергії. У катаболічних і анаболічних процесах беруть участь одні й ті самі молекули, які утворюють потік речовин. Потік енергії представлений зворотним процесом синтезу — розпаду АТФ.

Анаболізм (пластичний обмін) – сукупність реакцій синтезу органічних сполук. Найважливішими з анаболічних реакцій є реакції матричного синтезу.

Обмін речовин виконує функції забезпечення клітини: будівельним матеріалом в результаті пластичного обміну, що забезпечує побудову клітини та оновлення її складу; енергією в результаті енергетичного обміну.

Обмін речовин – зв’язок із зовнішнім середовищем. Це – основні умови підтримання життя клітини. Пластичний та енергетичний обміни тісно пов’язані.

Аденозинтрифосфорна кислота (АТФ) – нуклеотид. Азотиста речовина – аденін, вуглевод – рибоза, три залишки фосфорної кислоти, два з яких сполучені макроергічним зв¢язком. Під впливом специфічних ферментів молекула АТФ гідролізується та розщеплюється з виділенням енергії:

АТФ + Н₂О ® АДФ + Н₃РО₄ + Е

АТФ у клітині – у формі солі (аніону). Синтезується на кристах мітохондрій. АТФ виконує свої функції джерела енергії для здійснення біохімічних реакцій шляхом відщеплення кінцевої фосфатної групи під дією відповідного ферменту; при цьому вивільняється енергія.

37.Взаємозв’язок процесів пластичного та енергетичного обміну в клітині.

Пластичний обмін поставляє для енергетичного обміну органічні речовини і ферменти, а енергетичний обмін поставляє для пластичного - енергію, без якої не можуть йти реакції синтезу. Порушення одного з видів клітинного обміну веде до порушення усіх процесів життєдіяльності, до загибелі організму.

Анаболізм (пластичний обмін) – сукупність реакцій синтезу органічних сполук. Найважливішими з анаболічних реакцій є реакції матричного синтезу.

Обмін речовин виконує функції забезпечення клітини: будівельним матеріалом в результаті пластичного обміну, що забезпечує побудову клітини та оновлення її складу; енергією в результаті енергетичного обміну.

Обмін речовин – зв’язок із зовнішнім середовищем. Це – основні умови підтримання життя клітини. Пластичний та енергетичний обміни тісно пов’язані.