Обмен веществ и превращение энергии в клетке

Обмен вещества(метаболизм) Совокупность протекающих в клетке химических превращений, обеспечивающих её рост, жизнедеятельность, воспроизведение, обмен с окружающей средой, называется обменом веществ, или метаболизмом. Благодаря обмену веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток,образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. Совокупность протекающих в клетке химических превращений, обеспечивающих её рост, жизнедеятельность, воспроизведение, обмен с окружающей средой, называется обменом веществ, или метаболизмом. Благодаря обмену веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток,образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. Все химические реакции, происходящие в клетке, организованны и упорядоченны, они происходят в строго определённых местах и при участии биологических катализаторов - ферментов. Все химические реакции, происходящие в клетке, организованны и упорядоченны, они происходят в строго определённых местах и при участии биологических катализаторов - ферментов. Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных, одновременно протекающих в организме процессов – ассимиляции(анаболизм, пластический обмен) и диссимиляции (катаболизм, или энергетический обмен). Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных, одновременно протекающих в организме процессов – ассимиляции(анаболизм, пластический обмен) и диссимиляции (катаболизм, или энергетический обмен).

1.Энергетический обмен(катаболизм): - расщепление крупных органических молекул(с помощью ферментов в лизосомах) до простых соединений с выделением энергии; - расщепление крупных органических молекул(с помощью ферментов в лизосомах) до простых соединений с выделением энергии; - запасание энергии, главным образом в виде АТФ, может протекать: - запасание энергии, главным образом в виде АТФ, может протекать: а) в отсутствие кислорода – анаэробный гликолиз (брожение) протекает в цитоплазме. б) в присутствии кислорода – аэробный гликолиз (дыхание) протекает в митохондриях. Аэробный гликолиз обеспечивает расщепление органических веществ (глюкозы) до СО 2 и Н 2 О с образованием 38 молекул АТФ; Обмен вещества(метаболизм):

2. Пластический обмен (анаболизм): - биосинтез сложных органических молекул из простых молекул-предшественников. Автотрофные организмы (зелёные растения и бактерии, способные синтезировать органические вещества из неорганических), могут осуществлять фотосинтез(синтез органических веществ из СО 2 и Н 2 О с использованием энергии солнца) в хлоропласта; - биосинтез сложных органических молекул из простых молекул-предшественников. Автотрофные организмы (зелёные растения и бактерии, способные синтезировать органические вещества из неорганических), могут осуществлять фотосинтез(синтез органических веществ из СО 2 и Н 2 О с использованием энергии солнца) в хлоропласта; - гетеротрофные (животные, грибы) синтезируют органические соединения, используя готовые органические вещества, поступающие с пищей. - гетеротрофные (животные, грибы) синтезируют органические соединения, используя готовые органические вещества, поступающие с пищей. Биосинтез в клетках также протекает с участием ферментов. В каждой клетке синтезируются характерные только для неё вещества. Биосинтез в клетках также протекает с участием ферментов. В каждой клетке синтезируются характерные только для неё вещества.

Пластический и энергетический обмен (анаболизм и катаболизм) протекает в клетках одновременно и заключительная стадия пластического обмена является исходной стадией энергетического. Пластический и энергетический обмен (анаболизм и катаболизм) протекает в клетках одновременно и заключительная стадия пластического обмена является исходной стадией энергетического. Однако эти процессы идут различными путями и разделены пространственно. Однако эти процессы идут различными путями и разделены пространственно. Первый этап энергетического обмена (расщепление жиров, белков,углеводов) идёт в лизосомах. Первый этап энергетического обмена (расщепление жиров, белков,углеводов) идёт в лизосомах. Все ферментативные реакции гликолиза сосредоточены в цитоплазме, а процесс дыхания идёт в митохондрии. Все ферментативные реакции гликолиза сосредоточены в цитоплазме, а процесс дыхания идёт в митохондрии. Процессы биосинтеза(пластический обмен) идут в ЭПС. Синтез углеводов в клетках растений происходит в хлоропластах. Процессы биосинтеза(пластический обмен) идут в ЭПС. Синтез углеводов в клетках растений происходит в хлоропластах.

Основная сущность обмена веществ заключается в обеспечении клеток энергией, которая расходуется на: - процессы химического синтеза; - процессы химического синтеза; - все виды движения и сокращения мышц; - все виды движения и сокращения мышц; - для передачи нервного импульса; - для передачи нервного импульса; - на процесс активного переноса веществ через плазматическую мембрану; - на процесс активного переноса веществ через плазматическую мембрану; - для образования тепла. - для образования тепла. Из вышесказанного можно сделать вывод, что источником энергии в живых организмах является энергия солнца, которая превращается в химическую энергию, а та, в свою очередь, в другие виды энергии. Из вышесказанного можно сделать вывод, что источником энергии в живых организмах является энергия солнца, которая превращается в химическую энергию, а та, в свою очередь, в другие виды энергии.

Все реакции обмена веществ и преобразования энергии происходят с участием биологических катализаторов – ферментов. Каждый химический процесс происходит с участием ферментов. Все они строго специфичны. Например, молекула АТФ расщепляется при помощи фермента аденозитрифосфатазот (АТФ- азот), синтез молекулы АТФ осуществляется ферментом АТФ-синтетазой. Расщепление сложных органических веществ обеспечивается ферментами лизосом. Ферменты, необходимые для аэробного гликолиза, содержатся в митохондриях и т.п.

Высокая специфичность ферментов объясняется теорией активного центра. Согласно ей, в молекуле каждого фермента имеется один участок или более, в которых происходит катализ за счет тесного контакта между молекулами фермента и специфического вещества (субстрата). Причем форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определённые субстраты в силу их идеального соответствия друг другу(соединение по принципу «ключа и замка»). Высокая специфичность ферментов объясняется теорией активного центра. Согласно ей, в молекуле каждого фермента имеется один участок или более, в которых происходит катализ за счет тесного контакта между молекулами фермента и специфического вещества (субстрата). Причем форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определённые субстраты в силу их идеального соответствия друг другу(соединение по принципу «ключа и замка»).

Скорость ферментативных реакций зависит от природы и концентраций фермента и субстрата, температуры, давления, кислотности, среды, наличия ингибиторов (вещества, замедляющие ход реакции). Ферменты наиболее активны при температурах от 35 до 40*С. Активность их резко снижается при понижении температуры, а при повышенной температуре ферменты разрушаются. В некоторых случаях помимо ферментов в реакциях участвуют коферменты – это вещества, переводящие ферменты в активное, рабочее состояние.