Обмен веществ и превращение энергии

Обмен веществ и превращение энергии

Метаболизм (обмен веществ)

Энергия

Распад

Диссимиляция

Катаболизм

Энергетический обмен

Синтез

Ассимиляция

Пластический обмен

Анаболизм

Простые вещества Сложные вещества Простые вещества

(неорганические) (органические: белки, (неорганические)

Н 2 О, СО 2, О 2 липиды, углеводы)

Фотосинтез,

Биосинтез белков

Гликолиз, дыхание

Анаболизм

Катаболизм

Обмен   веществ   и   энергии  — это важнейшее свойство живого, проявляющееся на разных уровнях организации живого, совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность.

Вывод:

• Существование живых организмов возможно лишь благодаря поступлению в них из внешней среды питательных веществ, преобразованию их внутри организма и выведению не переработанных остатков наружу. Поэтому отдельные клетки и организмы относят к открытым системам - системам, которые непрерывно взаимодействуют с окружающей средой .

Обмен веществ невозможен без соответствующего превращения энергии. Для живых организмов Земли основной источник энергии – солнечный свет

• Организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических – автотрофы (делятся на фототрофы – используют энергию света и хемотрофы – используют энергию химических реакций);
• Организмы, которые питаются готовым органическим веществом – гетеротрофы
• Организмы со смешанным типом питания - миксотрофы

Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями

ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ

Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) н высвобождается порция энергии:1

АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозин-монофосфат (АМФ), который далее не гидролизуется:2

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза.3 Этот процесс называется  фосфорилированием.  При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях.

Следовательно, основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ, с участием которой в клетке выполняется большая часть работы.

Таким образом, АТФ — это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии

Энергетический обмен (диссимиляция )

• I этап. Подготовительный.

(ЖКТ + ферменты)

протеазы

Белки аминокислоты

липазы

Липиды глицерины + жирные кислоты

амилазы

Полисахариды моносахариды

нуклеазы

Нуклеиновые кислоты нуклеотиды

200 к Дж энергии

(рассеивается в виде тепла) – для поддержания постоянной температуры

II этап. Бескислородный (анаэробное дыхание, неполное расщепление, гликолиз)

Происходит в цитоплазме клеток с участием ферментов

84 кДЖ энергии

С 6 Н 12 О 6 + ферменты + 2АДФ + 2 Н 3 РО 4 2С 3 Н 6 О 3 + 2 АТФ +

Глюкоза Молочная кислота

+2Н 2 О

1 моль глюкозы 200 кДж энергии 84 кД Ж (на АТФ)

116 кД Ж тепло

III этап. Кислородный (аэробное дыхание, полное расщепление, клеточное дыхание)

Происходит в митохондриях

2 С 3 Н 6 О 3 + 6 О 2 + 36 АДФ + 36 Н 3 РО 4 36 АТФ + 6СО 2 + 38 Н 2 О

36 42

1512 кДЖ

Более энергетически выгоден

Суммарное уравнение энергетического обмена

С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 + 38 АДФ + 38 Н 3 РО 4

38 АТФ + 6 СО 2 + 40 Н 2 О

Тепло

1204 кДЖ

1596 кДЖ

Суммарное количество энергии

2800 кДЖ