Энергетический обмен

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме адено- зинтрифосфага (АТФ).

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) - мононуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и грех остатков фосфорной кислоты, соединяющихся между собой макроэргическими связями. В этих связях запасена энергия, которая высвобождается при их разрыве:

АТФ + Н₂0 -*? АДФ + Н₂Р0₄ + 30,6 кДж АДФ + Н₂0 -> АМФ + Н.,Р0₄ + 30,6 кДж

АМФ + Н₂0 —*? аденин + рибоза + Н₄Р0₄ +13,8 кДж

где АТФ - аденозинтрифосфорная кислота; АДФ - аденозин- дифосфорная кислота; АМФ - аденозинмонофосфорная кислота

Запас АТФ в клетке ограничен и пополняется благодаря процессу фосфорилирования. Фосфорилирование - присоединения остатка фосфорной кислоты к АДФ (АДФ + Ф = АТФ). Энергия, накопленная в молекулах АТФ, используется организмом в реакциях биосинтеза. Молекула АТФ является универсальным хранителем и переносчиком энергии для всех живых существ.

Образование и накопление энергии, доступной клетке, происходит в процессе клеточного дыхания. Для осуществления клеточного дыхания большинству организмов необходим кислород - в этом случае говорят об аэробном дыхании или аэробном высвобождении энергии. Однако некоторые организмы могут получать энергию из пищи без использования свободного атмосферного кислорода, т.е. в процессе гак называемого анаэробного дыхания (анаэробного высвобождения энергии).

Таким образом, исходными веществами для дыхания служат богатые энергией органические молекулы, на образование которых в свое время была затрачена энергия. Основным веществом, используемым клетками для получения энергии, является глюкоза.

В процессе аэробного дыхания, включающем бескислородный и кислородный этапы: на первом этапе образуются две молекулы АТФ, на втором - еще 36 АТФ, таким образом, при полном окислении глюкозы - 38 АТФ. В целом при распаде молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж/ моль. В АТФ запасается 55 % энергии, остальная рассеивается в виде тепла.

Любое органическое вещество при соответствующих условиях может выступать источником энергии для синтеза АТФ. При недостатке в клетке глюкозы в дыхание могут вовлекаться жиры и белки.

По отношению к свободному кислороду организмы делятся на три группы.

Аэробы (облигатные аэробы) - организмы, способные жить только в кислородной среде (животные, растения, некоторые бактерии и грибы).

Анаэробы (облигатные анаэробы) - организмы, неспособные жить в кислородной среде (некоторые бактерии).

Факультативные формы (факультативные анаэробы) - организмы, способные жить как в присутствии кислорода, так и без него (некоторые бактерии и 1рибы).

У облигатных аэробов и факультативных анаэробов в присутствии кислорода катаболизм протекает в три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный. В результате органические вещества распадаются до неорганических соединений. У облигатных анаэробов и факультативных анаэробов при недостатке кислорода катаболизм протекает в два первых этапа: подготовительный и бескислородный. В результате образуются промежуточные органические соединения еще богатые энергией.