Енергетичний обмін: його етапи, послідовність, значення для клітини

Енергетичний обмін в клітині являє собою загальну діяльність хімічних реакцій під час розпаду органічних речовин. При цьому відбувається звільнення енергії, яка згодом йде на синтез аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Значення енергетичного обміну в біології велике, саме з його допомогою здійснюється клітинний метаболізм, а сама клітина забезпечується необхідною енергією для її функціонування та підтримки життя.

Що таке АТФ?

Аденозинтрифосфорна кислота (вона ж АТФ) є постійним джерелом енергії для клітини. Діяльність АТФ починається з реакції фосфорилювання – додавання атомів фосфорного з’єднання до молекул аденозиндифосфата (АДФ).

Ось так виглядає будова молекули АТФ.

Як результат, енергія що витрачається накопичується в зв’язках АДФ, щоб після її розпаду і гідролізу (взаємодії з водою) потрапити у матерію в кількості 40 кДж. Говорячи по простому, розпад органічних речовин сприяє виділенню енергії. А саме виділення енергії, енергетичний обмін, проходить через дві або три стадії. І тут ми переходимо до наступного пункту.

Етапи

В цілому існує три етапи енергетичного обміну:

• Підготовчий.
• Безкисневий.
• Кисневий.

Так ці етапи або фази енергетичного обміну виглядають схематично:

Але є виняток. Таким винятком є організми, що живуть без повітря, так як вони не мають потреби в надходженні кисню, то енергетичний обмін у них відбувається тільки в два етапи. Кисень в цьому процесі участі не бере.

Далі ми детально розглянемо всі етапи ЕО у живій природі.

Підготовчий етап

На цій фазі відбувається розпад великих харчових полімерів на більш дрібні утворення. У шлунково-кишковому тракті багатоклітинних істот здійснюється ферментативний травний розпад, в той час як у істот одноклітинних він відбувається за допомогою лізосом (клітинних органел, відповідальних за розщеплення біополімерів).

В цей же час полісахариди (високомолекулярні вуглеводи) розпадаються на дисахариди та моносахариди. Потім білки перетворюються в амінокислоти, а жири в чистий гліцерин та інші жирні сполуки.

В результаті описаних вище перетворень утворюється певна кількість енергії у вигляді тепла. АТФ при цьому ще не утворюється. Зате отримані мономери можуть брати участь в метаболізмі для синтезу речовин, необхідних для отримання сили.

Жива матерія використовує, перш за все, вуглеводи, в той час як жири, будучи джерелом енергії першого резерву, вичерпуються після закінчення вуглецевого запасу. Винятком виступають скелетні м’язи, в них перевага віддається наявності жирів, а не глюкози. Білки при цьому витрачаються набагато пізніше, вже після вичерпання запасів вуглеводів і жирів.

Безкисневий етап

Також другий етап енергетичного обміну називається гліколізом. Відбувається він у цитоплазмі. Головна роль тут відведена глюкозі, вона ж є основним джерелом звільненої енергії. Гліколіз здійснюється завдяки безкисневому розкладу власне глюкози, з метою її перетворення в лактат. Втомлені спортсмени після інтенсивного тренування часто відчувають цю речовину в своїх м’язах.

Також на цьому етапі відбувається ферментативний розподіл органічних частинок.

Гліколіз є багаторівневим процесом безкисневого розпаду частинок глюкози. Сама ж глюкоза містить шість елементів водню і дві одиниці піровиноградного з’єднання.

Так виглядає гліколіз глюкози.

В ході гліколізу при розпаді 1 моля глюкози виділяється 200 кДж енергії, 60% яких звільняється у вигляді тепла, а решта 40% йде на синтез декількох частинок АТФ з декількох частинок АДФ.

Якщо ж в оточенні піровиноградного з’єднання раптом виявляється кисень, то він переходить із цитоплазми в мітохондрії, ще одну важливу клітинну органелу, де проходить його участь в 3 етапі енергетичного обміну клітини.

Кисневий етап

Кисневий енергетичний обмін складніший, ніж гліколіз, він має більш складну структуру, проходить в кілька етапів, будучи, по суті, багаторівневим процесом за участю великої кількості ферментів.

В закінчення третього етапу формування енергії з двох частинок СН₃(СО)СООН виходить CO₂, Н₂О і 36 елементів АТФ. Для АТФ створюється запас в процесі безкисневого розпаду C₆H₁₂O₆.

3 етап енергетичного обміну.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.

Сторінка про автора