Энергия клетки

Энергия клетки

Энергия клетки

энергетическое обеспечение клетки:

• АТФ

• окислительное фосфорилирование

• распределение энергии

В клетке постоянно осуществляется поток веществ и энергии клетки. Суть потока веществ заключается в непрерывном поступлении в клетку органических и неорганических соединений и выводе конечных продуктов метаболизма. Поток энергии клетки- это совокупность реакций расщепления органических веществ с высвобождением энергии химических связей, которая аккумулируется в мак- роергичних связях АТФ и используется в дальнейшем клеткой.

Энергетический обмен происходит в несколько этапов: подготовительный, бескислородный и кислородный. На подготовительном этапе с помощью пищеварительных ферментов крупные органические молекулы расщепляются на мономеры: белки - до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот, полисахариды - до моносахаридов, нуклеиновые кислоты - до нуклеотидов. Энергия клетки, которая при этом высвобождается, рассеивается в виде тепла.

Бескислородный (анаэробный) этап энергетического обмена происходит в клетках. На данном этапе молекулы глюкозы расщепляются путем гликолиза на две молекулы пировиноградной (С3Н403) или (особенно в мышечных клетках) молочной кислоты (С3Н603). Суммарное уравнение гликолиза должно так: С6Н1 206 + 2АДФ + 2Н3Р04-» 2С3Н603 + 2АТФ + 2Н2. Во время гликолиза выделяется около 200 кДж энергии. Часть его (около 80 кДж) расходуется на синтез двух молекул АТФ, а остальные (примерно 120 кДж) - рассеивается в виде тепла. Несмотря на низкую эффективность, гликолиз имеет чрезвычайно большое физиологическое значение.

Благодаря энергии клеток организм может получать энергию в условиях дефицита кислорода, а его конечные продукты (пировиноградная и молочная кислоты) испытывают дальнейшего ферментативного преобразования в аэробных условиях. Кислородный (аэробный) этап энергетического обмена возможен лишь в аэробных условиях (при наличии кислорода), когда органические соединения, образовавшиеся на бескислородной этапе, окисляются в клетках до конечных продуктов - С02 и Н20. Окисления соединений связано с отщеплением от них водорода, который передается с помощью особых биологически активных веществ-переносчиков к молекулярному кислорода с образованием молекулы воды. Этот процесс называют тканевым дыханием. Он происходит в митохондриях и сопровождается выделением большого количества энергии и аккумуляцией ее в макроэргических связях молекул АТФ (окиснюваль- НЕ фосфорилирование). Суммарное уравнение аэробного дыхания выглядит так: 2С3Н603 + 602 + 36Н3Р04 + 36АДФ -> 6С02 + 36АТФ + 6Н2. Таким образом, на кислородном этапе образуется в восемнадцать раз больше АТФ, чем на бескислородной.

Универсальной веществом, которое накапливает энергию в процессе энергетического обмена, является аденозин-трифосфорна кислота (АТФ). Молекула АТФ - это нуклеотид, состоящий из остатков азотистого основания (аденина), углевода (рибозы) и трех остатков фосфорной кислоты.

Если под действием фермента отщепляется один остаток фосфорной кислоты, АТФ превращается на аденозиндифосфат (АДФ) с высвобождением около 40 кДж энергии. Когда от молекулы АТФ отщепляются два остатка фосфорной кислоты, образуется аденозинмонофосфат (АМФ), при этом высвобождается около 80 кДж энергии. Молекула АМФ также может расщепляться. Следовательно, при расщепления АТФ выделяется большое количество энергии, которая используется для синтеза необходимых организму соединений, поддержание определенной температуры тела и т.д. Кроме того, часть энергии, высвобождающейся, расходуется на синтез АТФ из АДФ или АМФ и молекул фосфорной кислоты, которые связываются макроэргическими связями (возникают между остатками фосфорной кислоты в молекулах АДФ или АТФ). Таким образом, молекулы АТФ является универсальным химическим аккумулятором энергии в клетках. Химическая природа макроэргических связей окончательно еще не выяснена.