Б забезпечення клітин енергією

Енергія використовується для різних хімічних реакцій, що протікають в клітині. Одні організми використовують енергію сонячного світла для біохімічних процесів - це рослини, а інші використовують енергію хімічних зв'язків в речовинах, що отримуються в процесі харчування, - це розвиток тваринних організмів. Речовини з їжі витягуються за допомогою розщеплення або біологічного окислення в процесі клітинного дихання.

Клітинне дихання - це біохімічний процес в клітці, що протікає в присутності ферментів, в результаті якого виділяється вода і вуглекислий газ, енергія запасається у вигляді макроенергетичних зв'язків молекул АТФ. Якщо цей процес протікає в присутності кисню, то він носить назву «аеробний». Якщо ж він відбувається без кисню, то він називається «анаеробним.

Біологічне окислення включає три основних стадії:

2. безкисневому (гліколіз),

3. Повний розщеплення органічних речовин (в присутності кисню).

Підготовчий етап. Надійшли з їжею речовини розщеплюються до мономерів. Цей етап починається в шлунково-кишковому тракті або в лізосомах клітини. Полісахариди розпадаються на моносахариди, білки - на амінокислоти, жири - на гліцерин і жирні кислоти. Виділяється на цій стадії енергія розсіюється у вигляді тепла. Треба відзначити, що для енергетичних процесів клітини використовують саме вуглеводи, а краще - моносахариди. А мозок може використовувати для своєї роботи тільки моносахарид - глюкозу.

Глюкоза в процесі гліколізу розпадається на дві трехуглеродние молекули піровиноградної кислоти. Подальша їх доля залежить від присутності в клітці кисню. Якщо в клітці присутній кисень, то пировиноградная кислота приходить в мітохондрії для повного окислення до вуглекислого газу і води (аеробне дихання). Якщо кисню немає, то в тварин тканинах пировиноградная кислота перетворюється в молочну кислоту. Ця стадія проходить в цитоплазмі клітини. В результаті гліколізу утворюється всього дві молекули АТФ.

Для повного окислення глюкози обов'язково необхідний кисень. На третьому етапі в мітохондріях відбувається повне окислення піровиноградної кислоти до вуглекислого газу і води. В результаті утворюється ще 36 молекул АТФ.

Всього на трьох етапах утворюється 38 молекул АТФ з однієї молекули глюкози, з огляду на дві АТФ, отримані в процесі гліколізу.

Таким чином, ми розглянули енергетичні процеси, що відбуваються в клітинах. Охарактеризували етапи біологічного окислення. На цьому наш урок закінчено, усього вам доброго, до побачення!

Відмінність дихання від горіння. Дихання, що відбувається в клітці, нерідко порівнюють з процесом горіння. Обидва процеси відбуваються в присутності кисню, виділення енергії і продуктів окислення. Але, на відміну від горіння, дихання - це упорядкований процес біохімічних реакцій, що протікає в присутності ферментів. При диханні вуглекислий газ виникає як кінцевий продукт біологічного окислення, а в процесі горіння утворення вуглекислого газу відбувається шляхом прямого з'єднання водню з вуглецем. Також під час дихання утворюється певна кількість молекул АТФ. Тобто дихання і горіння - це принципово різні процеси.

Біомедичне значення. Для медицини важливий не тільки метаболізм глюкози, але також фруктози і галактози. Особливо важлива в медицині здатність до утворення АТФ у відсутності кисню. Це дозволяє підтримувати інтенсивну роботу скелетного м'яза в умовах недостатньої ефективності аеробного окислення. Тканини з підвищеною гликолитической активністю здатні зберігати активність в періоди кисневого голодування. У серцевому м'язі можливості здійснення гліколізу обмежені. Вона важко переносить порушення кровопостачання, що може привести до ішемії. Відомо кілька хвороб, обумовлених відсутністю ферментів, які регулюють гліколіз:

Бродіння. Мікроби здатні отримувати енергію в процесі бродіння. Бродіння відомо людям з незапам'ятних часів, наприклад, при виготовленні вина. Ще раніше було відомо про молочнокислом бродінні. Люди споживали молочні продукти, не підозрюючи, що ці процеси пов'язані з діяльністю мікроорганізмів. Це вперше довів Луї Пастер. Причому різні мікроорганізми виділяють різні продукти бродіння. Зараз ми поговоримо про спиртовому і молочнокислом бродінні. В результаті утворюється етиловий спирт, вуглекислота й виділяється енергія. Пивовари і винороби використовували деякі види дріжджів для стимуляції бродіння, в результаті якого цукру перетворюються в спирт. Бродіння проводять головним чином дріжджі, а також деякі бактерії і гриби. У нашій країні традиційно використовуються дріжджі сахароміцети. В Америці - бактерії роду псевдомонас. А в Мексиці використовуються бактерії «рухливі палички». Наші дріжджі, як правило, зброджують гексози (шестіуглеродних моносахариди), такі як глюкоза або фруктоза. Процес утворення спирту можна представити таким чином: з однієї молекули глюкози утворюється дві молекули спирту, дві молекули вуглекислого газу і дві молекули АТФ. Цей спосіб менш вигідний, ніж аеробні процеси, але дозволяє підтримувати життя в умовах відсутності кисню. А тепер давайте поговоримо про кисломолочний бродінні. Одна молекула глюкози утворює дві молекули молочної кислоти і при цьому виділяється дві молекули АТФ. Молочнокисле бродіння широко використовується для виробництва молочних продуктів: сир, кисле молоко, йогурти. Також молочна кислота використовується при виготовленні безалкогольних напоїв.