Обмен веществ в клетке

Во всех клетках живых организмов непрерывно идут процессы обмена веществ и энергии.

 

Это называется метаболизм.

 

Если рассмотреть этот процесс более детально, то это постоянные процессы образования и распада веществ и поглощения и выделения энергии.

 

образование и распад

 

 Обмен веществ в клетке

 
 
 

Процесс синтеза веществ = пластический обмен = ассимиляция = анаболизм

 

Пластический обмен (анаболизм, или ассимиляция) – это совокупность физиолого-биохимических процессов, в ходе которых из простых органических и неорганических веществ образуются более сложные вещества. Пластический обмен протекает с затратой высокоорганизованной энергии (например, в виде АТФ)

 

Чтобы что-то построить, надо затратить энергию — этот процесс идет с поглощением энергии.

 

Тип организма Пример пластического обмена
Автотрофы
Гетеротрофы

 

Глюконеогенез — это процесс синтеза глюкозы из неуглеводных соединений, например, из пирувата. Реакции глюконеогенеза у человека происходят в клетках печени, почек и эпителия тонкого кишечника.
 
Гликогеногенез — это процесс синтеза гликогена из глюкозы. Реакции гликогеногенеза осуществляются в клетках мышечной ткани и в клетках печени
 
Синтез жирных кислот осуществляется в цитоплазме жировой ткани
 
Синтез нуклеотидов осуществляется в цитоплазме всех активных клеток организма

 

 Процесс расщепления = энергетический обмен = диссимиляция = катаболизм

 

Энергетический обмен (катаболизм, или диссимиляция) – это совокупность физиолого-биохимических процессов, в ходе которых происходит окисление сложных органических веществ. В результате энергетического обмена образуются более простые органические или неорганические вещества, и выделяется высокоорганизованная энергия (например, в виде АТФ) .

 

В основном, это реакции окисления, происходят они в митохондриях, самый простой пример — дыхание. При дыхании сложные органические вещества расщепляются до простых, выделяется углекислый газ и энергия.

 
Вообще, эти два процесса взаимосвязаны и переходят один в другой. Суммарно уравнение метаболизма — обмена веществ в клетке —  можно записать так:
 

катаболизм + анаболизм = обмен веществ в клеткеметаболизм

 

метаболизм

 

Энергетический обмен = Диссимиляция = Катаболизм

 

Этот процесс идет в несколько этапов  и нам нужно рассмотреть как он проходит а различных организмах.

 

Организмов будет всего 2 —  многоклеточный (человек, например) и одноклеточный (растительный и животный).

 

И запомните,  сочетание букв АТФ (аденинтрифосфорная кислота) — означает “энергию”. Просто эта энергия заключена в молекуле.

 

 Обмен веществ в клетке

 

Этапы диссимиляции:

 

1 этап   —  подготовительный

 

Давайте проследим путь пищи от начала и до конца… Итак, пища поступила в организм. А что у нас за пища? Точнее, из чего она состоит? Из белков, жиров и углеводов.

 

Пища начинает перевариваться.

 

белки , жиры и углеводы

 

В чем суть пищеварения? Очень просто: полимеры: белки, жиры и углеводы расщепляются до мономеров:

 

 

  • жиры → до глицерина и жирных кислот

 

 

 Такое расщепление возможно с помощью ферментов (био-катализаторов)

 

 

  • у одноклеточных — в их “мини-желудочках” — лизосомах (пищеварительных вакуолях)

 

2 этап — бескислородный — гликолиз

 

Глюкоза, полученная в предыдущем этапе, превращается в пировиноградную кислоту (ПВК) и выделяется энергия (“+” — это выделение энергии, “-” — поглощение).

 

С6H12O6 → C3H4O3 + 2 АТФ

 

Происходит этот процесс уже в цитоплазме клеток (как много-, так и одноклеточных организмов).

 

3 этап — кислородный  = Цикл Кребса + окислительное фосфорилирование

 

Здесь мы не будем детально разбирать цикл Кребса и фосфорилирование — это будет отдельная подробная тема  в формате ЕГЭ…

 

Сама суть этого процесса в том, что в митохондриях (на кристах) ( а если митохондроий нет, то и процесс этот отсутствет, т.е. у анаэробов кислородного этапа нет) кислота превращается  уже до конца: до CO2 (то, что мы выдыхаем) и H2O:

 

в цикле Кребса:
C3H4O3→CO2 + H2O + 36 АТФ

 

Общее уравнение  диссимиляции:

 

С6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 38 АТФ

 

схема энергетического обмена

 

Взаимосвязь пластического и энергетического обмена:

 

  • Пластический обмен обеспечивает клетку сложными органическими веществами (белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами), в том числе белками-ферментами для энергетического обмена.
  • Энергетический обмен обеспечивает клетку энергией. При выполнении работы (умственной, мышечной и т.п.) энергетический обмен усиливается.

 

Пластический и энергетический обмен – это сопряженные (взаимосвязанные) процессы.

 

Реакции метаболизма рано или поздно завершаются превращением всей исходной энергии в тепло.

 


 

 


 

Обсуждение: "Обмен веществ в клетке"

  • Алена says:

    Здравствуйте. Прорешала ваш тест по теме «Обмен веществ в клетке». Меня смутил ответ в вопросе № 9 Кислородный этап энергетического обмена приводит к образованию в молекуле:(правильный ответ у вас — пировиноградной кислоты). Но ведь пируват образуется на втором этапе энергетического обмена при гликолизе, а на третьем этапе он окисляется до углекислого газа и воды с освобождением энергии. Объясните пожалуйста эту не стыковку. Заранее спасибо.

    • Лолита Окольнова says:

      Вы правы, там не совсем правильно указан ответ — правильно действительно — образование углекислого газа и воды. Исправим. Спасибо большое, что обратили внимание!

  • Валентина says:

    Добрый день. Не могли бы вы пояснить задание: какое количество АТФ образуется при полном окислении 1моль глюкозы у амебы? ( дан ответ 9)

    • Лолита Окольнова says:

      Вообще, при окислении 1 моль глюкозы образуется 38 АТФ и не важно — это амеба или человек — процесс-то один 🙂

      • Валентина says:

        Прошу прощения, но я не указала размерность АТФ- ответ 9 грамм/моль.По разному пробовала, но на ответ 9 не могу выйти.

        • Лолита Окольнова says:

          Молекулярная формула АТФ: C10H16N5O13P3
          Ее молярная масса = 507 г\моль
          Я думаю, что тот ответ, который вам дан, вообще «не в тему» — ошибка просто

          • Валентина says:

            Спасибо за ответы. Эти цифры я использовала для расчетов.
            Задание взято из справочник по биологии для подготовки к ЕГЭ, автор Лернер (2015, стр. 427)

          • Лолита Окольнова says:

            Да, в книгах Лернера много ошибок. И это ошибки не автора — это редакторы мутят. Сама с таким сталкивалась, когда книгу издавала

(Правила комментирования)