В энергетич. обмене рассматривают превращения хим. энергии, образующейся в обмене веществ, в тепло, мышечную работу, а также механизмы ее использования в активном транспорте, биосинтезе и др.
В клетке химическая энергия запасается в виде так называемых «высокоэнергетических» метаболитов. Наиболее важным таким метаболитом, макроэргом обеспечивающим энергией большое число энергозависимых реакций, является АТФ. Рис. 8 (А).
Рис. 8 (А)
АТФ = АДФ + Ф.
Суть этого цикла: При гидролизе концевой фосфоангидридной связи АТФ превращается в АДФ и ортофосфат, и освобождается большое количество свободной энергии. Величина свободной энергии гидролиза АТФ делает возможным его образование из АДФ за счет переноса фосфатного остатка от других высокоэнергетических фосфатов.
У животных, растений и грибов синтез АТФ протекает в специализир. субклеточных структурах-митохондриях. В зеленых водорослях и высших растениях фотосинтез происходит в хлоропластах.
Энергия света в процессе фотосинтеза используется для синтеза органических соединений из CO2 и воды. В световой реакции образуется АТФ.
Гликолиз - это катаболический путь обмена веществ в цитоплазме. Баланс гликолиза простой: в аэробных условиях молекула глюкозы деградирует до двух молекул пирувата. Кроме того, образуются по две молекулы АТФ и НАДН + H+ (аэробный
гликолиз). В анаэробных условиях пируват претерпевает дальнейшие превращения, обеспечивая при этом регенерацию НАД+. При этом образуются продукты брожения, такие, как лактат или этанол (анаэробный
гликолиз).
Окислительное фосфорилирование, синтез АТФ из аденозиндифосфата и неорг. фосфата, осуществляющийся в живых клетках, благодаря энергии, выделяющейся при окислении орг. в-в в процессе клеточного дыхания. В общем виде окислительное фосфорилирование и его место в обмене в-в можно представить схемой:
Митохондрии и хлоропласты осуществляют синтез АТФ. Рис. 9., согласно которому: а) - митохондрии (указаны стрелкой), видимые в световом микроскопе; б - ультраструктура митохондрий: 1 - митохондриальный матрикс, 2 - внутренняя митохондриальная мембрана, 3 - межмембранное пространство, 4 - внешняя митохондриальная мембрана; в - общая схема функционирования митохондрий: при переносе электронов в цепи окисления в межмембранном пространстве накапливаются протоны и при достижении определенного потенциала возвращаются в матрикс; энергия этого потенциала тратится на синтез АТФ.
Рис. 9
Хлоропласты - это органеллы, которые, подобно митохондриям, окружены двумя мембранами. Во внутреннем пространстве, строме, находятся тилакоиды, уплощенные мембранные мешки, которые будучи сложены стопками образуют граны. Внутреннее содержимое тилакоида называют люменом. Рис. 10 (в голубой рамке).
Рис. 10 (в голубой рамке)
TimeBiology