Яке значення АТФ. Будова і функції АТФ

В основі всіх живих процесів лежить атомно-молекулярне рух. Як дихальний процес, так і клітинне розвиток, розподіл неможливі без енергії. Джерелом енергетичного постачання є АТФ, що це таке і як утворюється розглянемо далі.

Перед вивченням поняття АТФ необхідна його розшифровка. Даний термін означає нуклеозидтрифосфат, який суттєво значущий для енергетичного і матеріального обміну в складі організму.

Це унікальний енергетичний джерело, що лежить в основі біохімічних процесів. Дане з'єднання є основним для ферментативного утворення.

АТФ був відкритий в Гарварді в 1929 році. Засновниками стали вчені Гарвардської медичної школи. У їх число увійшли Карл Ломан, Сайрус Фіске і Єллапрагада Суббарао. Вони виявили з'єднання, яке за будовою нагадувало аденіловий нуклеотид рибонуклеїнових кислот.

Відмінною особливістю з'єднання було зміст трьох залишків фосфорної кислоти замість одного. У 1941 році вчений Фріц Ліпман довів, що АТФ має енергетичний потенціал в межах клітини. Згодом було виявлено ключовий фермент, який отримав назву АТФ-синтаза. Його завдання - утворення в мітохондріях кислотних молекул.

АТФ - це енергетичний акумулятор в клітинної біології, є обов'язковим для успішного здійснення біохімічних реакцій.

Біологія аденозинтрифосфорної кислоти передбачає її освіту в результаті енергетичного обміну. Процес складається з створення 2 молекул на другій стадії. Решта 36 молекул з'являються на третьому етапі.

Скупчення енергії в структурі кислоти відбувається в сполучній частини між залишками фосфору. У разі від'єднання 1 фосфорного залишку відбувається енергетичне виділення 40 кДж.

В результаті кислота перетворюється в аденозиндифосфат (АДФ). Подальше фосфатне від'єднання сприяє появі аденозинмонофосфата (АМФ).

Слід зазначити, цикл рослин передбачає повторне використання АМФ і АДФ, в результаті якого відбувається відновлення цих сполук до стану кислоти. Це забезпечується процесом.

будова

Розкриття сутності з'єднання можливо після вивчення того, які з'єднання входять до складу молекули АТФ.

Які сполуки входять до складу кислоти:

• 3 залишку фосфорної кислоти. Кислотні залишки об'єднуються один з одним за допомогою енергетичних зв'язків нестійкого характеру. Зустрічається також під назвою ортофосфорної кислоти;
• аденін: Є азотистих основ;
• рибоза: Є пентозний вуглевод.

Входження до складу АТФ даних елементів надає їй нуклеотидное будова. Це дозволяє відносити молекулу до категорії нуклеїнових кислот.

Важливо! В результаті відщеплення кислотних молекул відбувається вивільнення енергії. Молекула АТФ містить 40 кДж енергії.

Освіта

Формування молекули відбувається в мітохондріях і хлоропластах. Основний момент в молекулярному синтезі кислоти - діссіміляціонний процес. Дисиміляція - процес переходу складної сполуки до відносно простого за рахунок руйнування.

В рамках синтезу кислоти прийнято виділяти кілька стадій:

1. Підготовча. Основа розщеплення - травний процес, забезпечується за рахунок ферментативного дії. Розпаду піддається їжа, що потрапила в організм. Відбувається жирове розкладання до жирних кислот і гліцерину. Білки розпадаються до амінокислот, крохмаль - до утворення глюкози. Етап супроводжується виділенням енергії теплового характеру.
2. Безкиснева, або гліколіз. В основі лежить процес розпаду. Відбувається глюкозні розщеплення за участю ферментів, при цьому 60% енергії, що виділяється перетворюється в тепло, інша частина залишається в складі молекули.
3. Киснева, або гідроліз; Здійснюється всередині мітохондрій. Відбувається за допомогою кисню і ферментів. Бере участь видихається організмом кисень. Завершується повній. Має на увазі енергетичне виділення для формування молекули.

Існують наступні шляхи молекулярного освіти:

1. Фосфорилювання субстратного характеру. Засноване на енергії речовин в результаті окислення. Переважаюча частина молекули формується в мітохондріях на мембранах. Здійснюється без участі ферментів мембрани. Здійснюється в цитоплазматичної частини за допомогою гліколізу. Допускається варіант освіти за рахунок транспортування фосфатної групи з інших макроергічних сполук.
2. Фосфорилювання окисного характеру. Відбувається за рахунок окисної реакції.
3. Фотофосфорилювання у рослин в ході фотосинтезу.

значення

Основне значення молекули для організму розкривається через те, яку функцію виконує АТФ.

Функціонал АТФ включає наступні категорії:

1. Енергетичну. Забезпечує організм енергією, є енергетичною основою фізіологічних біохімічних процесів і реакцій. Відбувається за рахунок 2 високоенергетичних зв'язків. Має на увазі м'язове скорочення, формування трансмембранного потенціалу, забезпечення молекулярного перенесення крізь мембрани.
2. Основу синтезу. Вважається вихідним з'єднанням для подальшого утворення нуклеїнових кислот.
3. Регулятивну. Лежить в основі регуляції більшості процесів біохімічного характеру. Забезпечується за рахунок приналежності до аллостеріческому ефектору ферментативного ряду. Впливає на активність регуляторних центрів шляхом їх посилення або придушення.
4. Посередницьку. Вважається вторинним ланкою в передачі гормонального сигналу в клітину. Є попередником освіти циклічного АДФ.
5. Медіаторну. Є сигнальним речовиною в синапсах та інших взаємодіях клітинного характеру. Забезпечується пуринергічні сигнальна передача.

Серед перерахованих вище моментів чільне місце відводиться енергетичної функції АТФ.

важливо розуміти, Незалежно від того, яку функцію виконує АТФ, її значення універсально.

Корисне відео

Підведемо підсумки

В основі фізіологічних і біохімічних процесів лежить існування молекули АТФ. Основне завдання з'єднань - енергетичне забезпечення. Без з'єднання неможлива життєдіяльність як рослин, так і тварин.

Вконтакте

АТФ та інші сполуки клітини (Вітаміни)

Особливо важливу роль в біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднані два залишку фосфорної кислоти. Така речовина називають аденозинтрифосфорной кислотою (АТФ).

У хімічних зв'язках між залишками фосфорної кислоти молекули АТФ запасена енергія, яка звільняється при відщепленні органічного фосфату: АТФ \u003d АДФ + Ф + Е, де Ф - фермент, Е - звільняється енергія. У цій реакції утворюється аденозіндіфосфорная кислота (АДФ) - залишок молекули АТФ і органічний фосфат.

Енергію АТФ всі клітини використовують для процесів біосинтезу, руху, виробництва тепла, нервових імпульсів, світіння (наприклад, у люмінесцентних бактерій), тобто для всіх процесів життєдіяльності.

АТФ - універсальний біологічний акумулятор енергії, який синтезується в мітохондріях (внутрішньоклітинних органелах).

Мітохондрія, таким чином, виконує в клітині роль «енергетичної станції». Принцип утворення АТФ в хлоропластах клітин рослин в загальному той же - використання протонного градієнта і перетворення енергії електрохімічного градієнта в енергію хімічних зв'язків.

Світлова енергія Сонця і енергія, ув'язнена в споживаної їжі, запасається в молекулах АТФ. Запас АТФ в клітці невеликий. Так, в м'язі запасу АТФ вистачає на 20-30 скорочень. При посиленою, але короткочасною роботі м'язи працюють виключно за рахунок розщеплення міститься в них АТФ. Після закінчення роботи людина посилено дихає - в цей період відбувається розщеплення вуглеводів та інших речовин (відбувається накопичення енергії) і запас АТФ в клітинах відновлюється протонів. Протони проходять через цей канал під дією рушійної сили електрохімічного градієнта. Енергія цього процесу використовується ферментом, що містяться в тих же самих білкових комплексах і здатним приєднати фосфатну групу до аденозиндифосфату (АДФ), що і призводить до синтезу АТФ.

Вітаміни: Vita - життя.

вітаміни - біологічно активні речовини, що синтезуються в організмі або надходять з їжею, які в малих кількостях необхідні для нормального обміну речовин і життєдіяльності організму.

У 1911р. Польський хімік К. Функ виділив з рисових висівок речовину, виліковує паралічі голубів, що харчувалися тільки полірованим рисом. Хімічний аналіз цієї речовини показав, що в його склад входить азот.

Відкрите їм речовина Функ назвав вітаміном (від слів «віта» - життя і «амін» - містить азот.

Біологічна роль вітамінів полягає в їх регулярному дії на обмін речовин. вітаміни мають каталитическими властивостями, тобто здатністю стимулювати хімічні реакції, що протікають в організмі, а також беруть активну участь в утворенні і функції ферментів. вітаміни впливають на засвоєння організмом поживних речовин, сприяють нормальному росту клітин і розвитку всього організму. Будучи складовою частиною ферментів, вітаміни визначають їх нормальну функцію і активність. Таким чином, недолік в організмі будь-якого вітаміну веде до порушення процесів обміну речовин.

Групи вітамінів:

Добова потреба у вітамінах

С - аскорбінова кислота: 70 - 100 мг.

В - тіамін: 1,5 - 2,6 мг.

В - рибофлавін: 1,8 - 3 мг.

А - ретинол: 1,5 мг.

D - кальциферол: для дітей і дорослих 100 МО,

до 3 років 400 МО.

Е - токоферол: 15 - 20 мг.

У тілі людини близько 70 трильйонів клітин. Для здорового росту кожної з них необхідні помічники - вітаміни. Молекули вітамінів малі, але їх недолік завжди помітний. Якщо важко адаптуватися до темряви, вам потрібні вітаміни А і В2, з'явилася лупа - не вистачає B12, B6, P, довго не гояться синці - дефіцит вітаміну С. На цьому уроці ви дізнаєтеся про те, як і де в клітці зберігається і обробляється стратегічний запас вітамінів, як вітаміни активізують роботу організму, а також дізнаєтеся про АТФ - головне джерело енергії в клітині.

Тема: Основи цитології

Урок: Будова і функції АТФ

Як ви пам'ятаєте, нуклеїнові кислотискладаються з нуклеотидів. Виявилося, що в клітці нуклеотиди можуть перебувати у зв'язаному стані або у вільному стані. У вільному стані вони виконують ряд важливих для життєдіяльності організму функцій.

До таких вільним нуклеотидам відноситься молекула АТФ або аденозинтрифосфорная кислота (Аденозинтрифосфат). Як і всі нуклеотиди, АТФ складається з пятиуглеродного цукру - рибози, Азотистого підстави - аденина, І, на відміну від нуклеотидів ДНК і РНК, трьох залишків фосфорної кислоти (Рис. 1).

Мал. 1. Три схематичних зображення АТФ

найважливіша функція АТФ полягає в тому, що вона є універсальним хранителем і переносником енергії в клітці.

Всі біохімічні реакції в клітці, які вимагають витрат енергії, як її джерела використовують АТФ.

При відділенні одного залишку фосфорної кислоти, АТФ переходить в АДФ (аденозиндифосфат). Якщо відділяється ще один залишок фосфорної кислоти (що трапляється в особливих випадках), АДФ переходить в АМФ (Аденозинмонофосфат) (рис. 2).

Мал. 2. Гідролізу АТФ і перетворення її в АДФ

При відділенні другого і третього залишків фосфорної кислоти звільняється велика кількість енергії, до 40 кДж. Саме тому зв'язок між цими залишками фосфорної кислоти називають макроергічним і позначають відповідним символом.

При гідролізі звичайного зв'язку виділяється (або поглинається) невелика кількість енергії, а при гідролізі макроергічним зв'язку виділяється набагато більше енергії (40 кДж). Зв'язок між рибозой і першим залишком фосфорної кислоти не є макроергічним, при її гідролізі виділяється всього 14 кДж енергії.

Макроергічні з'єднання можуть утворюватися і на основі інших нуклеотидів, наприклад ГТФ (Гуанозинтрифосфат) використовується як джерело енергії в біосинтезі білка, бере участь в реакціях передачі сигналу, є субстратом для синтезу РНК в процесі транскрипції, але саме АТФ є найбільш поширеним і універсальним джерелом енергії в клітині.

АТФ міститься як в цитоплазмі, так і в ядрі, мітохондріях і хлоропластах.

Таким чином, ми згадали, що таке АТФ, які її функції, і що таке макроергічних зв'язків.

Вітаміни - біологічно активні органічні сполуки, які в малих кількостях необхідні для підтримання процесів життєдіяльності в клітці.

Вони не є структурними компонентами живої матерії, і не використовуються як джерело енергії.

Більшість вітамінів не синтезуються в організмі людини і тварин, а надходять в нього з їжею, деякі синтезуються в невеликих кількостях мікрофлорою кишечника і тканинами (вітамін D синтезується шкірою).

Потреба людини і тварин у вітамінах неоднакова і залежить від таких факторів як стать, вік, фізіологічний стан та умови середовища існування. Деякі вітаміни потрібні не всім тваринам.

Наприклад, аскорбінова кислота, або вітамін С, необхідний людині та іншим приматам. Разом з тим, він синтезується в організмі рептилій (моряки брали в плавання черепах, для боротьби з цингою - авітамінозом вітаміну С).

Вітаміни були відкриті в кінці XIX століття завдяки роботам російських вчених Н. І. Луніна і В. Пашутіна,які показали, що для повноцінного харчування необхідно не тільки наявність білків, жирів і вуглеводів, а й ще якихось інших, на той момент невідомих, речовин.

У 1912 році польський вчений К. Функ(Рис. 3), вивчаючи компоненти лушпиння рису, що оберігає від хвороби Бери-Бери (авітаміноз вітаміну В), припустив, що до складу цих речовин обов'язково повинні входити амінниє угруповання. Саме він запропонували назвати ці речовини вітамінами, тобто амінами життя.

Надалі було встановлено, що багато хто з цих речовин аминогрупп не містять, але термін вітаміни добре прижився в мові науки і практики.

У міру відкриття окремих вітамінів, їх позначали латинськими буквами і називали в залежності від виконуваних функцій. Наприклад, вітамін Е назвали токоферол (від грец. Τόκος - «дітонародження», і φέρειν - «приносити»).

Сьогодні вітаміни ділять за їхньою здатністю розчинятися у воді або в жирах.

До водорозчинних вітамінів відносять вітаміни H, C, P, В.

До жиророзчинних вітамінів відносять A, D, E, K(Можна запам'ятати, як слово: кеда) .

Як вже було зазначено, потреба у вітамінах залежить від віку, статі, фізіологічного стану організму і середовища проживання. У молодому віці відмічена явна потреба у вітамінах. Ослаблений організм теж потребує великих доз цих речовин. З віком здатність засвоювати вітаміни падає.

Потреба у вітамінах також визначається здатністю організму їх утилізувати.

У 1912 році польський вчений Казимир Функ отримав з лушпиння рису частково очищений вітамін B1 - тіамін. Ще 15 років знадобилося для отримання цієї речовини в кристалічному стані.

Кристалічний вітамін B1 безбарвний, має гіркуватий смак і добре розчинний у воді. Тіамін знайдений як в рослинних, так і мікробних клітинах. Особливо багато його в зернових культурах і дріжджах (рис. 4).

Мал. 4. Тіамін у вигляді таблеток і в продуктах харчування

Термічна обробка харчових продуктів і різні добавки руйнують тіамін. При авітамінозі спостерігаються патології нервової, серцево-судинної і травної систем. Авітаміноз призводить до порушення водного обміну і функції кровотворення. Один з яскравих прикладів авітамінозу тіаміну - це розвиток хвороби Бери-Бери (рис. 5).

Мал. 5. Людина, що страждає від авітамінозу тіаміну - хвороби бери-бери

Вітамін В1 широко застосовується в медичній практиці для лікування різних нервових захворювань, серцево-судинних розладів.

У хлібопеченні тіамін разом з іншим вітамінами - рибофлавіном і нікотинової кислотою використовується для вітамінізації хлібобулочних виробів.

У 1922 році Г. Еванс і А. Бішо відкрили жиророзчинний вітамін, який назвали токоферолом або вітаміном Е (дослівно: «сприяє пологам»).

Вітамін Е в чистому вигляді - масляниста рідина. Він широко поширений в злакових культурах, наприклад у пшениці. Його багато в рослинних, тваринних жирах (рис. 6).

Мал. 6. Токоферол і продукти, які його містять

Багато вітаміну E в моркві, в яйцях і молоці. Вітамін E є антиоксидантом, Тобто захищає клітини від патологічного окислення, що приводить їх до старіння і загибелі. Він є «вітаміном молодості». Величезне значення вітаміну для статевої системи, тому його часто називають вітаміном розмноження.

Внаслідок цього, дефіцит вітаміну Е, в першу чергу, призводить до порушення ембріогенезу та роботи репродуктивних органів.

Виробництво вітаміну Е засноване на виділенні його із зародків пшениці - методом спиртової екстракції і відгону розчинників при низьких температурах.

У медичній практиці використовують як природні, так і синтетичні препарати - токоферолаацетат в рослинному маслі, укладений в капсулу (знаменитий «риб'ячий жир»).

Препарати вітаміну Е використовуються як антиоксиданти при опромінюваннях та інших патологічних станах, пов'язаних з підвищеним вмістом в організмі іонізованих частинок і активних форм кисню.

Крім того, вітамін Е призначають вагітним жінкам, а також використовують в комплексній терапії лікування безпліддя, при м'язової дистрофії та деяких захворюваннях печінки.

Вітамін А (рис. 7) був відкритий Н. Друммонду в 1916 році.

Цьому відкриттю передували спостереження за наявністю жиророзчинного фактора в їжі, необхідної для повноцінного розвитку сільськогосподарських тварин.

Вітамін А недарма займає перше місце в вітаміном алфавіті. Він бере участь практично у всіх процесах життєдіяльності. Цей вітамін необхідний для відновлення і збереження хорошого зору.

Він також допомагає виробляти імунітет до багатьох захворювань, в тому числі і простудних.

Без вітаміну А неможливо здоровий стан епітелію шкіри. Якщо у вас «гусяча шкіра», яка найчастіше з'являється на ліктях, стегнах, колінах, стегнах, якщо з'явилася сухість шкіри на руках або виникають інші подібні явища, це означає, що вам бракує вітаміну А.

Вітамін А, як і вітамін Е, необхідний для нормального функціонування статевих залоз (гонад). При гіповітамінозі вітаміну А відзначено пошкодження репродуктивної системи і органів дихання.

Одним із специфічних наслідків нестачі вітаміну А є порушення процесу зору, зокрема зниження здатності очей до темнової адаптації - куряча сліпота. Авітаміноз призводить до виникнення ксерофтальмии і руйнування рогівки. Останній процес незворотній, і характеризується повною втратою зору. Гіпервітаміноз призводить до запалення очей і порушення волосяного покриву, втрати апетиту і повного виснаження організму.

Мал. 7. Вітамін А і продукти, які його містять

Вітаміни групи А, в першу чергу, містяться в продуктах тваринного походження: в печінці, в риб'ячому жирі, в маслі, в яйцях (рис. 8).

Мал. 8. Вміст вітаміну А в продуктах рослинного і тваринного походження

У продуктах рослинного походження містяться каротиноїди, які в організмі людини під впливом ферменту каротінази переходять в вітамін А.

Таким чином, Ви познайомилися сьогодні зі структурою і функціями АТФ, а також згадали про значення вітамінів і з'ясували, як деякі з них беруть участь в процесах життєдіяльності.

При недостатньому надходженні вітамінів в організм розвивається первинний авітаміноз. Різні продукти містять різну кількість вітамінів.

Наприклад, морква містить багато провітаміну А (каротину), капуста містить вітамін С і т. Д. Звідси виникає необхідність збалансованої дієти, що включає в себе різноманітні продукти рослинного і тваринного походження.

авітаміноз при нормальних умовах харчування зустрічається дуже рідко, набагато частіше зустрічаються гіповітаміноз, Які пов'язані з недостатнім надходженням з їжею вітамінів.

гіповітаміноз може виникати не тільки в результаті незбалансованого харчування, але і як наслідок різних патологій з боку шлунково-кишкового тракту або печінки, або в результаті різних ендокринних або інфекційних захворювань, які призводять до порушення всмоктування вітамінів в організмі.

Деякі вітаміни виробляються кишковою мікрофлорою (мікробіотою кишечника). Придушення біосинтетичних процесів в результаті дії антибіотиків може також привести до розвитку гіповітамінозу, Як слідства дисбактеріозу.

Надмірне вживання харчових вітамінних добавок, а також лікарських засобів, що містять вітаміни, призводить до виникнення патологічного стану - гіпервітамінозу. Особливо це характерно для жиророзчинних вітамінів, таких як A, D, E, K.

Домашнє завдання

1. Які речовини називають біологічно активними?

2. Що таке АТФ? У чому особливість будови молекули АТФ? Які типи хімічного зв'язку існують в цій комплексній молекулі?

3. Які функції АТФ в клітинах живих організмів?

4. Де відбувається синтез АТФ? Де здійснюється гідроліз АТФ?

5. Що таке вітаміни? Які їх функції в організмі?

6. Чим вітаміни відрізняються від гормонів?

7. Які класифікації вітамінів вам відомі?

8. Що таке авітаміноз, гіповітаміноз і гіпервітаміноз? Наведіть приклади цих явищ.

9. Які захворювання можуть бути наслідком недостатнього або надлишкового надходження вітамінів в організм?

10. Обговоріть з друзями і родичами своє меню, підрахуйте, користуючись додатковою інформацією про зміст вітамінів в різних продуктах харчування, чи достатньо вітамінів ви отримуєте.

1. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів ().

2. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів ().

3. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів ().

Список літератури

1. Каменський А. А., Кріксунов Е. А., Пасічник В. В. Загальна біологія 10-11 клас Дрофа, 2005.

2. Бєляєв Д. К. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 11-е изд., Стереотип. - М .: Просвещение, 2012. - 304 с.

3. Агафонова І. Б., Захарова Е. Т., Сівоглазов В. І. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 6-е изд., Доп. - Дрофа, 2010. - 384 с.

Сукупність реакцій обміну речовин, що протікають в організмі, називається метаболізмом.

Процеси синтезу специфічних власних речовин з простіших називається анаболизмом, або асиміляцією, або пластичним обміном. В результаті анаболізму утворюються ферменти, речовини, з яких побудовані клітинні структури, і т.п. Цей процес, як правило, супроводжується великим споживанням енергії.

Ця енергія виходить організмом в інших реакціях, в яких більш складні речовини розщеплюються до простих. Ці процеси називаються катаболизмом, або диссимиляцией, або енергетичним обміном. Продуктами катаболізму у аеробних організмів є СО 2, Н 2 О, АТФ і

відновлені переносники водню (НАД ∙ Н і НАДФ ∙ Н), які беруть атоми водню, відщеплюється від органічних речовин в процесах окислення. Деякі низькомолекулярні речовини, які утворюються в ході катаболізму, в подальшому можуть служити попередниками необхідних клітині речовин (перетин катаболізму і анаболізму).

Катаболізм і анаболізм тісно пов'язані: анаболізм використовує енергію і відновники, що утворюються в реакціях катаболізму, а катаболізм здійснюється під дією ферментів, що утворюються в результаті реакцій анаболізму.

Як правило, катаболізм супроводжується окисленням використовуваних речовин, а анаболизм - відновленням.

Реакції анаболізму у різних організмів можуть мати деякі відмінності (див. Тему "Способи отримання енергії живими організмами").

АТФ - аденозинтрифосфат

В процесі катаболізму виділяється енергія у вигляді тепла і у вигляді АТФ.

АТФ - єдиний і універсальний джерело енергозабезпечення клітини.

АТФ нестабільна.

АТФ є "енергетичної валютою", яку можна витратити на синтези складних речовин в реакціях анаболізму.

Гідроліз (розпад) АТФ:

АТФ + $ Н_ (2) Про $ \u003d АДФ + $ Н_ (3) РО_ (4) $ + 40 кДж / моль

енергетичний обмін

Живі організми отримують енергію в результаті окислення органічних сполук.

окислення - процес віддачі електронів.

Витрата отриманої енергії:

50% енергії виділяється у вигляді тепла в навколишнє середовище;

50% енергії йде на пластичний обмін (синтез речовин).

У клітинах рослин:

крохмаль → глюкоза → АТФ

У клітинах тварин:

глікоген → глюкоза → АТФ

Підготовчий етап

Ферментативне розщеплення складних органічних речовин до простих в травній системі:

білкові молекули - до амінокислот

ліпіди - до гліцерину і жирних кислот

вуглеводи - до глюкози

Розпад (гідроліз) високомолекулярних органічних сполук здійснюється або ферментами шлунково-кишкового тракту або ферментами лізосом.

Вся вивільняється при цьому енергія розсіюється у вигляді тепла.

Прості речовини всмоктуються ворсинками тонкого кишечника:

амінокислоти і глюкоза - в кров;

жирні кислоти і гліцерин - в лімфу;

і переносяться до клітин тканин організму.

Утворилися невеликі органічні молекули можуть бути використані в якості «будівельного матеріалу» або можуть піддаватися подальшому розщеплення (гликолизу).

На підготовчому етапі може відбуватися гідроліз запасні речовини клітин: глікогену - у тварин (і грибів) і крохмалю - у рослин. Глікоген і крохмаль є полісахариди і розпадаються на мономери - молекули глюкози.

розпад глікогену

Глікоген печінки використовується не стільки для власних потреб печінки, скільки для підтримки постійної концентрації глюкози в крові, і, отже, забезпечує надходження глюкози в інші тканини.

Мал. Функції глікогену в печінці і м'язах

Глікоген, запасені в м'язах, не може розпадатися до глюкози через відсутність фермент. Функція м'язовогоглікогену полягає в звільненні глюкозо-6-фосфату, споживаного в самому м'язі для окислення і використання енергії.

Розпад глікогену до глюкози або глюкозо-6-фосфату не вимагає енергії.

Гліколіз (анаеробний етап)

гліколіз - розщеплення глюкози за допомогою ферментів.

Йде в цитоплазмі, без кисню.

Під час цього процесу відбувається дегидрирование глюкози, акцептором водню служить кофермент НАД + (никотинамидадениндинуклеотид).

Глюкоза в результаті ланцюжка ферментативних реакцій перетворюється в дві молекули піровиноградної кислоти (ПВК), при цьому сумарно утворюються 2 молекули АТФ і відновлена \u200b\u200bформа переносника водню НАД · Н2:

$ С_ (6) Н_ (12) о_ (6) $ + 2АДФ + 2 $ Н_ (3) РО_ (4) $ + 2 $ НАД ^ (+) $ → 2 $ С_ (3) Н_ (4) о_ ( 3) $ + 2АТФ + 2 $ Н_ (2) Про $ + 2 ($ НАДН + Н ^ (+) $).

Подальша доля ПВК залежить від присутності кисню в клітині:

якщо кисню немає, у дріжджів і рослин відбувається спиртове бродіння, при якому спочатку відбувається утворення оцтового альдегіду, а потім етилового спирту:

$ С_ (3) Н_ (4) о_ (3) $ → $ СО_ (2) $ + $ СН_ (3) СОН $,

$ СН_ (3) СОН $ + $ НАДН + Н ^ (+) $ → $ С_ (2) Н_ (5) ОН $ + $ НАД ^ (+) $.

У тварин і деяких бактерій при недоліку кисню відбувається молочнокисле бродіння з утворенням молочної кислоти:

$ С_ (3) Н_ (4) о_ (3) $ + $ НАДН + Н ^ (+) $ → $ С_ (3) Н_ (6) о_ (3) $ + $ НАД ^ (+) $.

В результаті гліколізу однієї молекули глюкози вивільняється 200 кДж, з яких 120 кДж розсіюється у вигляді тепла, а 80кДж запасається в зв'язках 2 молекул АТФ.

дихання, або Окислювальне фосфорилування (аеробний етап)

окислювальне фосфорилювання - процес синтезу АТФ за участю кисню.

Йде на мембранах крист мітохондрій в присутності кисню.

Піровиноградна кислота, що утворилася при безкисневому розщепленні глюкози, окислюється до кінцевих продуктів СО2 і Н2О. Цей багатоступінчастий ферментативний процес називається циклом Кребса, або циклом трикарбонових кислот.

В результаті клітинного дихання при розпаді двох молекул піровиноградної кислоти синтезуються 36 молекул АТФ:

2 $ С_ (3) Н_ (4) о_ (3) $ + 32 $ о_ (2) $ + 36АДФ + 36 $ Н_ (3) РО_ (4) $ → 6 $ СО_ (2) $ + 58 $ Н_ ( 2) Про $ + 36АТФ.

Крім того, потрібно пам'ятати, що дві молекули АТФ запасаються в ході безкисневого розщеплення кожної молекули глюкози.

Сумарна реакція розщеплення глюкози до вуглекислого газу і води виглядає наступним чином:

$ С_ (6) Н_ (12) о_ (6) $ + 6 $ о_ (2) $ + 38АДФ → 6 $ СО_ (2) $ + 6 $ Н_ (2) Про $ + 38АТФ + Qт,

де Qт - теплова енергія.

Таким чином при окисного фосфорилювання утворюється в 18 разів більше енергії (36 АТФ), ніж при гліколізі (2 АТФ).