Una dintre trăsăturile caracteristice ale unui organism viu este legătura sa inseparabilă cu mediul. Organismul percepe permanent substanțele nutritive din exterior, le modifică, transformă în ele însele pe cele similare, extrage energia din ele și alocă produse reziduale. Un set de reacții chimice care asigură conectarea celor vii cu mediul, și este metabolismul.
Metabolismul este un proces continuu de auto-reglementare a reînnoirii organismelor vii. Prin schimbul de substanțe, se creează unitatea care există între organisme și mediul înconjurător.
Metabolism (sau metabolică) este format din două procese: asimilare (sau anabolic) - Sinteza compușilor caracteristic organismului și disimilarea (sau catabolism) - substanțe de descompunere și eliminarea produselor de dezintegrare a corpului. Totalitatea proceselor de asimilare (sinteză) și disimilare (dezintegrare) formează baza vieții. Reacțiile chimice care compun aceste procese sunt legate între ele și se desfășoară într-o anumită ordine. Distingem metabolismul general (extern), luând în considerare consumul de substanțe și eliberarea acestora și metabolismul intermediar, care acoperă transformarea acestor substanțe în organism.
Etape de schimb de energie.
Cele mai multe ființe vii care trăiesc pe Pământ sunt aerobi, adică folosesc oxigenul din mediul în procesele metabolice. În aerobi, metabolismul energetic are loc în trei etape: pregătitor, fără oxigen și oxigen. Ca urmare, substanțele organice se descompun la cei mai simpli compuși anorganici. În organismele care trăiesc într-un mediu lipsit de oxigen și nu au nevoie de oxigen - anaerobe, precum și de aerobi cu lipsă de oxigen, asimilarea are loc în două etape: pregătitoare și fără oxigen. Într-o versiune în două etape a schimbului de energie de energie este stocată mult mai puțin decât în cele trei etape.
Trei etape ale schimbului de energie. Prima etapă se numește pregătire și constă în dezintegrarea moleculelor organice mari către cele mai simple: polizaharide - până la monozaharide, lipide - la glicerol și acizi grași, proteine - la aminoacizi. În interiorul celulei, descompunerea substanțelor organice apare în lizozomi sub acțiunea unui număr de enzime. În timpul acestor reacții, se eliberează puțină energie, în timp ce nu este stocată sub formă de ATP, ci este disipată sub formă de căldură. Compușii formați în faza pregătitoare (monozaharide, acizi grași, aminoacizi etc.) pot fi utilizați de către celulă în reacțiile de schimb de plastic, precum și pentru scindarea ulterioară pentru a obține energie.
A doua etapă a schimbului de energie, numită anoxic, constă în scindarea enzimatică a substanțelor organice care au fost obținute în timpul fazei pregătitoare. Oxigenul nu participă la reacțiile acestei etape.
Deoarece cea mai accesibilă sursă de energie din celulă este produsul de dezintegrare a polizaharidelor - glucoză, a doua etapă vom lua în considerare utilizarea exemplului de scindare fără oxigen - glicoliza.
Glycolysis - un proces de digestie molecula de glucoză anoxie multietajate conținând 6 atomi de carbon (C6H12O6) la două molecule de acid piruvic trei carbon, sau PVK (S3N4O3).
Reacțiile de glicoliză sunt catalizate de multe enzime și apar în citoplasma celulelor. În timpul glicolizei, când se scindează o glucoză de 1 M, se eliberează 200 kJ de energie, dar 60% din ea se disipează sub formă de căldură. Restul de 40% din energie este suficientă pentru sinteza a două molecule ATP din două molecule ADP. Acidul piruvic rezultat în celulele animale, precum și celulele multor ciuperci și microorganisme, este transformat în acid lactic (C3H6O3):
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О.
In cele mai multe celule de plante, și în celulele anumitor fungi (de exemplu, drojdii), în locul alcoolului se produce glicoliză brozhenie-, glucoză în condiții anaerobe molecula este convertit în etanol și CO2:
C6H12O6 + 2N3P04 + 2 ADP-2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O.
Există, de asemenea, astfel de microorganisme, celule care în condiții anaerobe nu formează acid lactic și alcool etilic, și, de exemplu, acid acetic sau acetonă și t. D. Cu toate acestea, în toate aceste cazuri, dezintegrarea unei molecule de glucoză, precum și în cazul glicoliza conduce la depozitarea a două molecule de ATP.
Ca rezultat al glucozei clivaj enzimatic anoxic dezintegreaza nu la produse (CO2 și H2O) și la compușii care încă mai bogate în energie și este oxidat în continuare se încheie, se poate da o cantitate mare (acid lactic, alcool etilic, etc.).
Prin urmare, în organismele aerobe, după glicoliza (sau fermentația alcoolică), urmează etapa finală a schimbului de energie - scindarea completă a oxigenului sau respirația celulară -. În procesul celei de-a treia etape, substanțele organice formate în timpul celei de-a doua etape în cazul digestiei fără anoxigen și care conțin rezerve mari de energie chimică sunt oxidate până la produsele finale de CO2 și H2O. Acest proces, ca și glicoliza, este în mai multe etape, dar nu apare în citoplasmă, ci în mitocondrii. Ca urmare a respirației celulare, în timpul degradării a două molecule de acid lactic, s-au sintetizat 36 molecule de ATP:
2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 - 6СО2 + 42Н2О + З6АТФ.
În plus, trebuie amintit faptul că două molecule ATP sunt stocate în cursul scindării anoxice a fiecărei molecule de glucoză.
Astfel, schimbul energetic total al celulei în cazul defalcării glucozei poate fi reprezentat după cum urmează:
C6H12O6 + 602 + 38ADP + 38N3P04 | 6CO2 + 44H20 + 38ATP,
Pentru metabolismul energetic, adică pentru a genera energie sub formă de ATP, majoritatea organismelor utilizează carbohidrați, dar în aceste scopuri se poate folosi oxidarea lipidelor și a proteinelor. Cu toate acestea, monomerii proteici, adică aminoacizii, sunt prea necesari pentru ca celula să sintetizeze propriile structuri de proteine. Prin urmare, proteinele sunt, de obicei, un "stoc inaccesibil" al unei celule și sunt rareori folosite pentru a genera energie.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: