Обмен веществ и энергии в клетке Обмен веществ (метаболизм)
 Скачать 55.41 Kb.
|
|
Обмен веществ и энергии в клетке Обмен веществ (метаболизм) – совокупность физических и химических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с окружающей средой Клиническая смерть –это обратимый этап умирания, характеризующийся прекращением дыхания, сердечной деятельности, угасание всех жизненно важных функций организма. В этом периоде обмен веществ продолжается, но на очень минимальном уровне и длится 5-7 минут. Полное прекращение обмена веществ определяется биологической смертью – это необратимое угасание всех биологических функций. Функции обмена веществ 1.Обеспечение пластических нужд организма: синтез белков, липидов, нуклеиновых кислот. Из них формируются различные структуры клеток. 2.Обспечение клеток энергией Анаболизм - совокупность метаболических реакций, ведущих к образованию (синтезу) веществ (компонентов клеток и других структур органов и тканей) и сопровождающихся потреблением энергии. Ассимиляция- это совокупность процессов синтеза в основе которых лежит усвоение организмом органических веществ и образование из них свойственных ему сложных органических соединений Катаболизм – совокупность метаболических реакций, ведущих к расщеплению сложных молекул и клеточных структур до простых веществ, сопровождающихся выделением энергии Диссимиляция – совокупность процессов разрушения органических веществ. Классификация живых организмов по источнику углерода и энергии
Этапы метаболизма 1.Подготовительный – переработка пищевых веществ в органах пищеварения 2.Межуточный (промежуточный) 3.Образование и выделение продуктов метаболизма 1 этап: Расщепление химических компонентов пищи в ЖКТ до низкомолекулярных структур и всасывание простых химических соединений в кровь и лимфу (аминокислоты, моно сахара, глицерин и жирные кислоты) Белки расщепляются пептидазами до аминокислот Жиры расщепляются липазами до глицерина и жирных кислот Углеводы расщепляются амилазами до моно сахаров 2 этап: 1) Синтез белков, жиров и углеводов специфичных для данного организма 2)Дальнейшее расщепление аминокислот, глицерина, жирных кислот и глюкозы 2 этап происходит в клетке Способы поступления веществ в клетку через мембрану 1.Пассивный транспорт – обуславливается диффузией веществ через мембрану по градиенту концентрации (из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией) без затраты энергии 1.Простая диффузия – это перемещение молекул из зоны с большей концентрацией в зоны с меньшей концентрации произвольно (Углекислый газ, кислород, глюкоза, аминокислоты) Простая диффузия воды через мембрану по градиенту концентрации называется осмос. Облегченная диффузия – это перенос веществ (сахара, аминокислоты) через мембрану по градиенту концентрации при помощи специальных белков переносчиков, встроенных в мембрану. 2.Активный транспорт осуществляется против градиента концентрации с затратой энергии 1.Первично активный транспорт – работа калиевонатриевого насоса. 1 молекула АТФ тратится на перемещение 3-ех ионов натрия из клетки и 2-ух ионов калия в клетку. Этот транспорт (энергетически зависимый) ионов натрия внутрь клетки оказывает влияние на транспорт сахаров и аминокислот. Такая активность транспорта называется 2. вторичной активностью транспорта. 3.Эндоцитоз –плазматическая мембрана в участке контакта с веществом впячивается, образуя пузырек. Далее пузырек отшнуровывается и оказывается в цитоплазме вместе с веществом, если таким образом поступают растворенные вещества – это пинацитоз. Если таким образом поступают твердые нерастворимые вещества – это фагоцитоз. Метаболический путь – это характер и последовательность химических превращений конкретного вещества в организме Субстрат- это химическое соединение, поступающее с пищей (белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, микроэлементы и витамины) Промежуточные продукты обмена – метаболиты. Вещества, которые образуются на завершающем этапе метаболического пути называются конечными продуктами. В межуточный обмен образуются ключевые соединения (метаболический котел), которые обуславливают перекрёстную взаимосвязь метаболических путей разных веществ(пируваты) АТФ состоит из азотистого основания(аденина), сахара рибозы и 3-ех остатков фосфорной кислоты. Этапы энергетического обмена (аэробный гликолиз) 1. Бескислородный этап:(протекает в цитоплазме) С6Н12О6 (глюкоза) + 2АДФ +2Ф →2С3Н4О3 (пируват) + 2Н2О + 2АТФ 2. Цикл Кребса и окислительное фосфорилирование: (протекает в митохондриях и матриксе) 2С3Н4О3 (пируват) + 6О2 + 36АДФ + 36Ф → 6СО2 +42Н2О +36АТФ Суммарное уравнение: С6Н12О6 (глюкоза) + 38АДФ + 38Ф + 6О2 →6СО2 + 44Н2О+ 38АТФ Большая часть энергии остается в форме электронов, которые при помощи переносчиков передаются на транспортную цепь. Белки ферменты, встроенные в мембраны митохондрий, захватывают высокоэнергичные электроны, и по дыхательной цепи эти электроны спускаются с более высокого энергетического уровня на более низкий. Энергия, высвобожденная при этом выкачивает протоны через внутреннюю мембрану митохондрий в межмембранное пространство. При этом создается электрохимический протонный градиент. Далее протоны устремляются обратно в матрикс митохондрий, это активизирует АТФ-синтазу, из-за которой начинает синтезироваться АТФ из АДф – это и есть окислительное фосфорилирование. 38АТФ = 2850 кДж\моль энергии Этапы анаэробного гликолиза: 1. Бескислородный этап: С6Н12О6 (глюкоза) + 2АДФ +2Ф →2С3Н4О3 (пируват) + 2АТФ + 2 Н2О 2. Брожение (анаэробное расщепление пирувата):  Открытые биологические системы- осуществляется обмен с окружающей средой веществом и энергией. Живые организмы – открытые биологические системы Закрытые биологические системы(изолированные) – не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией. 1 Закон термодинамики – энергия не исчезает и не появляется вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. 2 Закон термодинамики –процессы превращения энергии протекают с рассеиванием части ее в виде тепла. Биологическая роль углеводов 1.1 грамм углевода высвобождает 17,6 кДж\моль энергии 2.Выполняет роль резервного энергетического вещества 3.Пластическая роль – входит в состав протоплазмы, органоидов клетки. 4.Обязательня составляющая биологических жидкостей 5.Входит в состав сложных соединений (нуклеиновые кислоты) Биологическая роль липидов 1.1 грамм жира высвобождает 38,97 кДж\моль энергии 2.Являются источником эндогенной воды. 100г жира = 107 мл воды 3.Термоизолирующая функция 4.Пластическая функция – липиды входят в состав мембраны Биологическая роль белков 1.1 грамм белка высвобождает 17,6 кДж\моль энергии 2.Каталитическая 3.Транспортная 4.Имунная защита от чужеродных белков 5.Пластическая роль 6.Учавствует в регуляции водообмена организма | |||||||||||||