Энергетический обмен состоит из трех этапов.

I этап — подготовительный.

На первом этапе происходит расщепление высокомолекулярных органических веществ до низкомолекулярных в процессе реакций гидролиза, идущих при участии воды. Он протекает в пищеварительном тракте, а на клеточном уровне — в лизосомах. Вся энергия, выделяющаяся на подготовительном этапе, рассеивается в виде тепла.

Реакции подготовительного этапа:

белки + Н20—» аминокислоты + С; углеводы + Н20 —»глюкоза + ф; жиры + Н20 —> глицерин + высшие жирные + кислоты

II

этап

— гликолиз, бескислородное окисление.

Глюкоза является ключевым веществом обмена в организме. Все остальные вещества на разных стадиях втягиваются в процессы ее превращения. Дальнейшее расщепление органических веществ рассматривается на примере обмена глюкозы.

Процесс гликолиза протекает в цитоплазме. Глюкоза расщепляется до 2 молекул пировиноградной кислоты (ПВК), которые в зависимости от типа клеток и организмов могут превращаться в молочную кислоту, спирт или другие органические вещества. При этом выделяющаяся энергия частично запасается в 2 молекулах АТФ, а частично расходуется в виде тепла. Бескислородные процессы называются брожением.

Реакции гликолиза:

С6Н1206-+>2С3Н403+4Н-глюкоза

ПВК2АТФ

2С3Н603 (молочная кислота) молочнокислое брожение

2С2Н5ОН + 2С02 (этиловый спирт) спиртовое брожение

В результате ступенчатого расщепления глюкозы образуются 2 молекулы ПВК — С3Н403. При этом освобождаются еще 4 атома Н, которые соединяются с переносчиком НАД+, и образуются 2НАД • Н + Н+. Дальнейшая судьба ПВК зависит от наличия кислорода. В анаэробных условиях ПВК превращается в молочную кислоту или этанол с участием тех же двух молекул НАД • Н + Н+, которые возвращают водород. Если же процесс идет в аэробных условиях, то ПВК и 2НАД • Н + Н+ вступают в реакции биологического окисления.

III

этап — кислородный.

Биологическое окисление протекает в митохондриях. Пировиноградная кислота поступает в митохондрии, где преобразуется в уксусную кислоту, соединяется с ферментом-переносчиком и входит в серию циклических реакций — цикл Кребса. В результате этих реакций при участии кислорода образуются углекислый газ и вода, а на кристах митохондрий за счет выделяющейся энергии синтезируется 36 молекул АТФ.

Реакции кислородного этапа:

2С3Н403 + 602 + 4Н - 6С02 + 6Н20.

Таким образом, при расщеплении глюкозы на двух этапах образуется суммарно 38 молекул АТФ, причем основная часть — при кислородном окислении.

Процесс биологического окисления органических веществ называется дыханием.

Прочие статьи:

Перипубертатный период
Важнейшее значение в биологическом и социальном созревании человека имеют "критические периоды" онтогенеза – раннее детство, на которое приходится начало формирования речи и сознания; препубертас, совпадающий с началом школьного ...

Эволюция животного мира
История животных изучена наиболее полно в связи с тем, что они обладают скелетом и поэтому лучше закрепляются в окаменелых остатках. Самые ранние следы животных обнаруживаются в конце докембрия (700 млн. лет). Предполагается, что первые ж ...

Закрытые живые системы
Закрытая живая система метаболически неактивна, ей свойственно полное отсутствие активно осуществляемого материального обмена с внешней средой. Это определяет отсутствие всех прочих жизненных функций и сводит жизненный процесс к существов ...