Энергетический обмен Рудашевская А.Г. МАОУ «СОШ 127» Пермь
Энергетический обмен – это … … расщепление высокомолекулярных органических веществ последовательно на все более и более короткие молекулы, вплоть до неорганических (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород и др), протекающий с выделением энергии. Энергетический обмен – неотъемлемая часть метаболизма. Организм тратит энергию всегда, даже во время сна.
Топливо «Топливом» для любой клетки является одно вещество – глюкоза (СН 12 О 6 ) Автотрофы синтезируют её в процессе фото- или хемосинтеза, гетеротрофы получают с пищей. Пища содержит разнообразные органические вещества – белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Частично они используются в пластическом обмене (строительство и ремонт тела), частично – в энергетическом обмене (получение энергии, т.е. функционирование тела).
Этапы энергетического обмена у разных существ Этапы энергетического обмена анаэробы аэробы Протекает в Подготовитель ный этап Пищеваритель ной системе/ лизосомах Бескислородн ый этап (гликолиз) В цитоплазме Кислородный этап (клеточное дыхание) В митохондриях
Этапы энергетического обмена 1.Подготовительный. Расщепление полимеров на мономеры: 1. Белки аминокислоты 2. Полисахариды моносахариды (в т. ч. глюкоза) 3. Липиды жирные кислоты + глицерин 4. Нуклеиновые кислоты нуклеотиды пентоза + азотистые основания + фосфат Происходит в пищеварительной системе, у одноклеточных – в лизосомах. Выделяющаяся энергия 100% рассеивается в виде тепла
Подготовительный этап (гидролиз). Протекает под действием гидролитических ферментов (С 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O nC 6 H 12 O 6 Крахмал Целлюлоза Гликоген Глюкоза (-NH-CR-CO-) n + nH 2 O nNH 2 -CR-COOH Белок Смесь 20-ти аминокислот Также гидролизу подвергаются липиды и нуклеиновые кислоты (здесь не рассматривается)
2. Бескислородный этап. Расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты С 3 Н 4 О 3 … которая затем превращается в молочную кислоту (животные, грибы, простейшие), в масляную кислоту (бактерии), в уксусную кислоту (бактерии), в этиловый спирт (грибы, растения) или другие вещества. Выделяющаяся энергия на 60% рассеивается в виде тепла, а 40% тратится на синтез АТФ. (КПД = 40%) Уравнения запоминать не нужно, они для общего впечатления сложности процесса
Бескислородный этап (гликолиз, один из примеров ) C 6 H 12 O 6 2С 3 H 6 O 3 +E Глюкоза Молочная кислота Суммарно: C 6 H 12 O 6 +2АДФ +2H 3 PO 4 2С 3 H 6 O 3 +2АТФ + Е Часть энергии тратится на образование 2-х молекул АТФ: 2АДФ + 2H 3 PO 4 = 2АТФ – 2 х 40 КДж 40%60%
Бескислородный этап ( гликолиз, один из примеров – спиртовое брожение ) C 6 H 12 O 6 2С 2 H 5 OН + 2СО 2 + E Глюкоза Этиловый спирт Суммарно: C 6 H 12 O 6 +2АДФ+2H 3 PO 4 2С 2 H 5 OН+2СО 2 +2АТФ+Е Часть энергии тратится на образование 2-х молекул АТФ: 2АДФ + 2H 3 PO 4 = 2АТФ – 2 х 40 КДж
3. Кислородный этап (клеточное дыхание) 2C 3 H 6 O 3 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + Е Выделяющаяся энергия идет на синтез 36 молекул АТФ: 36АДФ + 36H 3 PO 4 = 36АТФ – 36 х 40 КДж Суммарно: 2C 3 H 6 O 3 + 6O АДФ + 36H 3 PO 4 6CO 2 + 6H 2 O + 36АТФ + Е
Энергетическая значимость этапов энергетического обмена Анаэробы получают 2 молекулы АТФ при разрушении 1 молекулы глюкозы. Аэробы получают 2+36=38 молекул АТФ при полном окислении 1 молекулы глюкозы. Суммарные уравнения расщепления глюкозы: –Анаэробы: C 6 H 12 O 6 +2АДФ +2H 3 PO 4 2С 3 H 6 O 3 +2АТФ + Е – Аэробы: C 6 H 12 O 6 + 6O АДФ (2+36) + 38H 3 PO 4 (2+36) 6CO H 2 O (6+36) + 38АТФ (2+36) + Е
Таким образом, аэробы используют глюкозу эффективнее, чем анаэробы, в 19 раз. При этом аэробы не загрязняют среду обитания, выделяя лишь углекислый газ и воду. Поэтому появление аэробов было крупным скачком в эволюции жизни на Земле (нет худа без добра). Все существа, которых мы видим вокруг себя – аэробы. К анаэробам относятся лишь некоторые бактерии (например, ботулинус). Некоторые существа в зависимости от условий среды могут осуществлять 2 или 3 этапа энергетического обмена (дрожжи и др.)
Конец ДЗ: 3.2