Обмен энергии в клетке

Биологическое окисление – это реакции соединения веществ с кислородом и процесс расщепления веществ у живых организмов. Энергия, образованная при дыхании, используется на поддержание жизнедеятельности и сохранения активности организма. Дыхание – это взаимодействие веществ с кислородом с выделением энергии АТФ.

Процесс гликолиза – это многоступенчатый сложный процесс расщепления глюкозы с помощью ферментов, сопровождающийся выделением энергии. Этот процесс делится на три ступени:

1) гликолиз;

2) преобразование лимонной кислоты;

3) цепь транспортировки электронов.

Этапы энергетического обмена

В первую, подготовительную стадию, крупные молекулы распадаются на более простые: белки расщепляются до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов; липиды – до глицерина и высших жирных кислот. Этот процесс осуществляется в пищеварительном канале многоклеточных организмов, затем – в клетках под действием ферментов лизосом. Выделившаяся энергия в ходе превращения веществ рассеивается в виде тепла.

Второй этап – бескислородный, или неполное окисление. Он называется также анаэробным дыханием (гликолизом), или брожением.

Гликолиз осуществляется в цитоплазме клеток и не требует кислорода. Он состоит из 13 последовательных реакций, протекающих под воздействием ферментов. В ходе реакций гликолиза молекула глюкозы распадается на две трехуглеродные молекулы молочной кислоты и две молекулы АТФ.

Третий этап получил название аэробного (кислородного) дыхания, или гидролиза. Он осуществляется в «энергетических станциях» клетки – митохондриях – и связан с матриксом митохондрии и ее внутренними мембранами.

Процесс кислородного расщепления молочной кислоты можно выразить уравнением:

2С\(_3\)Н\(_4\)О\(_3\) + 6О\(_2\) + 36 АДФ + 36 Н\(_3\)РО\(_4\) –> 36 АТФ + 6СО\(_2\) + 42Н\(_2\)О.

Процесс полного окисления глюкозы в клетке можно выразить общим суммарным уравнением:

С\(_6\)Н\(_{12}\)О\(_6\) + 6О\(_2\) –> 6СО\(_2\) + 38 АТФ.

Всего на трех этапах биологического окисления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Часть молекул расходуется на сами процессы окисления, а 21 молекула АТФ передается в цитоплазму для обеспечения работы других клеточных структур.

Энергия, образованная в процессе гликолиза, сохраняется в виде потенциальной энергии на 55%, а в виде тепловой энергии – 45%.