 |
Энергообразующие системы клетки и их характеристики. Фазы диссимиляции у гетеротрофов.
|
|
|
|
В зависимости от интенсивности и длительности физической активности, а также от уровня фитнес подготовки, наше тело пользуется тремя энергетическими системами: моментальной, краткосрочной и долговременной.
Моментальная энергия: компонентами этой системы являютсяаденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и креатинфосфат (КФ). Все процессы, происходящие в организме, как-то: сокращение мышц, передача нервных импульсов, кровообращение, синтез тканей, пищеварение, секреция желез – происходят именно за счет АТФ.
Запасы АТФ в организме невелики: их количество рассчитано всего лишь на несколько секунд работы мышц при максимальной нагрузке. Поэтому процессы синтеза АТФ в организме идут беспрерывно.
Краткосрочная энергия: анаэробная система. Эта энергетическая система ресинтезирует АТФ путём расщепления сахара крови (глюкозы) и гликогена, запасённого в печени и мышцах. Для этого не требуется кислород, поэтому другое название системы – анаэробная, то есть безкислородная. Возможности этой энергетической системы также ограничены, но она может производить достаточное количество АТФ в короткий период времени.
Долговременная энергия: аэробная система. Другое название для аэробной системы – окислительная система. Оно отражает то, что для генерирования АТФ окислительная система нуждается в кислороде. И хотя аэробная система не может производить энергию также быстро, как моментальная и анаэробная, зато она может обеспечивать её в течение длительного времени. Для того, чтобы аэробная энергетическая система работала, кислород должен быть доставлен из воздуха к клеткам.
Когда кислород достигает клеток, он попадает в специальные клеточные структуры – митохондрии. Митохондрии производят большинство адезинтрифосфорной кислоты (АТФ). Они содержат ферменты, которые запускают химические реакции для извлечения энергии из продуктов, которую мы едим. Эта энергия обеспечивает мышечные сокращения, создание новых белков и работает в тысячах других клеточных функций.
|
|
|
Энергетический обмен в клетке (диссимиляция)
Первый этап – подготовительный. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами. У одноклеточных – ферментами лизосом. На первом этапе происходит расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, полисахаридов до моносахаридов, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Этот процесс называется пищеварением.
Второй этап – бескислородный (гликолиз). Его биологический смысл заключается в начале постепенного расщепления и окисления глюкозы с накоплением энергии в виде 2 молекул АТФ. Гликолиз происходит в цитоплазме клеток. Он состоит из нескольких последовательных реакций превращения молекулы глюкозы в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата) и две молекулы АТФ, в виде которой запасается часть энергии, выделившейся при гликолизе: С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ. Остальная энергия рассеивается в виде тепла.
В клетках дрожжей и растений (при недостатке кислорода) пируват распадается на этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением.
Энергии, накопленной при гликолизе, слишком мало для организмов, использующих кислород для своего дыхания. Вот почему в мышцах животных, в том числе и у человека, при больших нагрузках и нехватке кислорода образуется молочная кислота (С3Н6O3), которая накапливается в виде лактата. Появляется боль в мышцах. У нетренированных людей это происходит быстрее, чем у людей тренированных.
Третий этап – кислородный, состоящий из двух последовательных процессов – цикла Кребса, названного по имени Нобелевского лауреата Ганса Кребса, и окислительного фосфорилирования. Его смысл заключается в том, что при кислородном дыхании пируват окисляется до окончательных продуктов – углекислого газа и воды, а энергия, выделяющаяся при окислении, запасается в виде 36 молекул АТФ. (34 молекулы в цикле Кребса и 2 молекулы в ходе окислительного фосфорилирования). Эта энергия распада органических соединений обеспечивает реакции их синтеза в пластическом обмене. Кислородный этап возник после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода и появления аэробных организмов.
|
|
|
8.Ассимиляция в гетеротрофной клетке. Её фазы. Сущность
В процессе ассимиляции за счет низкомолекулярных соединений в клетках синтезируются высокомолекулярные органические соединения. Гетеротрофные организмы не могут синтезировать органические вещества из неорганических, поэтому для процессов ассимиляции они нуждаются в поступлении органических веществ извне в виде пищи. Попадая в гетеротрофный организм, пища переваривается, т. е. белки расщепляются на аминокислоты, сложные углеводы— на простые и т. д. А уж затем из этих простых органических веществ в клетках гетеротрофных организмов осуществляются процессы синтеза сложных органических веществ, идущих на построение их тела. Необходимую для этого энергию доставляют процессы диссимиляции. Процесс ассимиляции проходит три стадии. Исходными веществами для него служат те продукты, к-рые подвергаются превращениям на третьей стадии диссимиляции. Т. о., третья стадия катаболизма является в то же время первой, исходной стадией анаболизма (цикл кребса). Реакции, протекающие на этой стадии, выполняют как бы двойную функцию. С одной стороны, они участвуют в завершающих этапах катаболизма, а с другой служат и для анаболических процессов, поставляя вещества-предшественники для последующих стадий анаболизма. Нередко такие реакции называют амфиболическими. На этой стадии, напр., начинается синтез белка. Исходными реакциями этого процесса можно считать образование нек-рыхальфа-кетокислот. На следующей, второй стадии анаболизма в ходе реакций аминирования или трансаминирования эти к-ты превращаются в аминокислоты, к-рые на третьей стадии анаболизма объединяются в полипептидные цепи. В результате ряда последовательных реакций происходит также синтез нуклеиновых к-т, липидов и полисахаридов. Однако пути анаболизма не являются простым обращением процессов катаболизма. Нек-рые реакции катаболизма практически необратимы, поэтому в ходе эволюции были выработаны другие, обходные реакции, позволившие обойти эти тупики.
|
|
|
|
|
|
