Обмен веществ и превращение энергии. Энергетический обмен.

Обмен веществ или метаболизм

• Метаболизм = Анаболизм + Катаболизм

диссимиляция

ассимиляция

• Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм, биосинтез) – это совокупность всех процессов биосинтеза, протекающих в живых организмах.

• Т.е. когда из простых веществ с затратой энергии  образуются (синтезируются)  более сложные.
• Например: фотосинтез, биосинтез белка, хемосинтез.

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм, дыхание) – это совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений , которые происходят с выделением и запасанием энергии.

• Т. е когда сложные вещества  распадаются (окисляются)  до более простых, и при этом  выделяется энергия , необходимая для жизнедеятельности. 

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота

АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки (универсальный аккумулятор энергии).

Образуется в процессе энергетического обмена (окисления органических веществ).

• АТФ гидролизуется до АДФ (аденозиндифосфорная кислота),
• а затем и до АМФ (аденозинмонофосфорная кислота) .
• Гидролиз АТФ сопровождается выделением энергии (E) на каждом этапе и может быть представлен такой схемой:

• АТФ + H 2 O = АДФ + H 3 PO 4  + E
• АДФ + H 2 O = АМФ + H 3 PO 4  + E
• АМФ + H 2 O = аденин + рибоза + H 3 PO 4  + E

Взаимосвязь пластического и энергетического обмена

• Пластический обмен обеспечивает клетку сложными органическими веществами (белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами), в том числе белками-ферментами для энергетического обмена.
• Энергетический обмен обеспечивает клетку энергией . При выполнении работы (умственной, мышечной и т.п.) энергетический обмен усиливается.
• При энергетическом обмене все вещества распадаются, а АТФ – синтезируется . При этом энергия химических связей распавшихся сложных веществ переходит в энергию АТФ,  энергия запасается в АТФ.
• При пластическом обмене все вещества синтезируются, а АТФ – распадается . При этом  расходуется энергия АТФ  (энергия АТФ переходит в энергию химических связей сложных веществ, запасается в этих веществах).

Этапы энергетического обмена Возможно три этапа диссимиляции : подготовительный, анаэробный и аэробный.

Среда обитания определяет количество этапов диссимиляции.

Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде,

и два, если речь идет об организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике).

Подготовительный этап

• Место протекания: органы пищеварения, лизосомы.
• Осуществляется пищеварительными ферментами , в результате действия которых, сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры .
• белки расщепляются на аминокислоты , жиры - на глицерин и жирные кислоты , сложные углеводы - до простых сахаров(глюкозы) .

• Выделяется энергия , большая часть которой рассеивается в виде тепла .

Бескислородный этап (анаэробный) – гликолиз- процесс бескислородного расщепления глюкозы

Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует.

Образуется энергия: 60%-в виде тепла, 40%-для синтеза 2 молекул АТФ.

Образуется ещё один продукт: 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК).

(С 6 Н 12 О 6(глюкоза) С 3 Н 4 О 3(ПВК) )

Происходит данный этап в цитоплазме клеток .

ПВК( при отсутствии кислорода) происходит брожение(анаэробное дыхание) .

• спиртовое брожение(у дрожжей).

ПВК превращается в этиловый спирт+ СО 2

2. молочнокислое брожение(у молочнокислых бактерий, в мышечных клетках)

ПВК превращается в молочную кислоту.

Кислородный этап (аэробный)

Этот этап доступен только для аэробов - организмов, живущих в кислородной среде.

Из каждой молекулы ПВК , образовавшейся на этапе гликолиза, синтезируется 18 молекул АТФ - в сумме с двух ПВК выход составляет 36 молекул АТФ +Н 2 О+СО 2

Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап ).

Кислородный этап п ротекает на кристах митохондрий (складках внутренней мембраны), где наибольшая концентрация окислительных ферментов.

Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия.

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух , описывают реакции, происходящие в ходе энергетического обмена у человека .

1)образование кислорода из воды 2) синтез 38 молекул АТФ 3) расщепление глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты

4) восстановление углекислого газа до глюкозы 5) образование углекислого газа и воды в клетках

• Все перечисленные ниже процессы, кроме двух, относятся к энергетическому обмену.

1) дыхание

2) фотосинтез

3) синтез белка

4) гликолиз

5) брожение

Какие утверждения об этапах энергетического обмена верны?

1) Анаэробный этап энергетического обмена протекает в кишечнике. 2) Анаэробный этап энергетического обмена протекает без участия кислорода. 3) Подготовительный этап энергетического обмена – это расщепление макромолекул до мономеров. 4) Аэробный этап энергетического обмена протекает без участия кислорода. 5) Аэробный этап энергетического обмена протекает до образования конечных продуктов СО2 и Н2О.

Реакции подготовительного этапа энергетического обмена происходят в

1) хлоропластах растений

2) каналах эндоплазматической сети 3) лизосомах клеток животных

4) органах пищеварения человека

5) аппарате Гольджи эукариот 6) пищеварительных вакуолях простейших

Что характерно для кислородного этапа энергетического процесса?

1) протекает в цитоплазме клетки

2) образуются молекулы ПВК 3) встречается у всех известных организмов 4) протекает процесс в матриксе митохондрий 5) наблюдается высокий выход молекул АТФ 6) имеются циклические реакции

Какие из указанных признаков относятся к аэробному обмену веществ?

1)белки расщепляются до аминокислот 2) протекает в митохондриях 3) завершается образованием пировиноградной кислоты или этилового спирта

4) протекает в цитоплазме клеток 5) завершается образованием АТФ, двуокиси углерода и воды 6) энергетический эффект — 36 молекул АТФ

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух , можно использовать для описания процесса кислородного дыхания.

1)аэробный процесс 2) молекула глюкозы распадается на две молекулы молочной кислоты

3) образуется 36 молекул АТФ 4) осуществляется в митохондриях 5) энергия аккумулируется в двух молекулах АТФ