metabolismul energetic Etapele (respirație aerobă)

Fluxul de energie în celulă

Fluxul de energie în procesele bazate pe celule sunt organismele de putere și respirația celulară.

1. Putere - achiziționarea de materie și energie de către organismele vii.

2. respirația celulară - procesul prin care organismele vii eliberează energia din substanțele organice bogate de clivaj enzimatic (disimilație) la mai simplu. respirația celulară pot fi aerobe și anaerobe.

3. respirație aerobă - primirea de energie are loc la participarea oxigenului în procesul de scindare a substanțelor organice. De asemenea, este numit oxigen (aerobic) pas în metabolismul energetic.

respirația anaerobă - primirea de energie din alimente, fără utilizarea de atmosferă lipsită de oxigen. În general, fluxul de energie în celulă poate fi reprezentat după cum urmează (Figura 5.3).

Figura 5.3. Fluxul de energie în celulă

lucru chimică. biosinteza proteinelor celulare, acizi nucleici, lipide, polizaharide.

Lucrul mecanic. reducerea de fibre musculare, bătaia de cili, segregarea cromozomilor în timpul mitozei.

Lucrări electrice - menținerea diferenței de potențial prin membrana celulară.

osmotic de lucru - menținerea gradienților de material în celulă și mediul său.

Procesul de respiratie aeroba are loc în trei etape: 1) de preparare; 2) fără oxigen; 3) oxigen.

Prima etapă - etapa pregătitoare sau de digestie. care cuprinde rezolvarea de monomeri enzimatic la polimeri: proteinele în aminoacizi, grăsimi în glicerol și acizi grași, amidon și glicogen la glucoza, acizii nucleici la nucleotide. Aceasta se produce în tractul gastrointestinal, cu participarea enzimelor digestive și citoplasmă celulelor, cu participarea enzimei lizozomale.

In acest stadiu, o cantitate mică de energie eliberată este disipată sub formă de căldură, iar monomerii formate sunt supuse fracționate sau celule în continuare sunt utilizate ca material de construcție.

A doua etapă - anaerobă (anoxic). Aceasta are loc în citoplasmă celulelor fara oxigen. Monomerii sunt formate în prima etapă, supusă degradării în continuare. Un exemplu de astfel de proces este glicoliza - clivaj incomplet anoxic al glucozei.

În reacția glicoliza a unei molecule de glucoză (C6 H12 O6) două molecule de acid piruvic (C3 H4 O3 - STC). Astfel, din fiecare moleculă de glucoză este scindată atom 4 forma H + 2 molecule de ATP. Atomii de hidrogen atașat la NAD + (nicotinamid adenin dinucleotid, NAD și funcție similară acesteia vectori este de a face hidrogen într-o primă reacție (restaurat), iar celălalt - pentru a da acestuia (oxidat).

Ecuația glicolizei Sumarno arată astfel:

În procesul de glicoliza se alocă 200 energie kJ / mol, din care 80 kJ sau 40% se duce la sinteza de ATP și 120 kJ (60%) este disipată sub formă de căldură.

In organisme anaerobe (de multe bacterii, ciuperci microscopice, paraziti intraenteric), acest pas este sfârșitul. PVK (în funcție de tipul de fermentație) poate fi transformat în acid lactic (C3 H6 O3), etanol (C2 H5 OH). Unele celule (de exemplu, musculare, celule de plante) sub deficit de oxigen poate trece la respirația anaerobă. În aceste cazuri:

a) în celulele animale se produce 2 molecule de acid lactic, care este transformat ulterior glicogen în ficat și depozitate;

b) are loc în celulele vegetale brozhzhenie alcool cu ​​degajare de CO2. Produsul final este etanolul.

respirație anaerobă în comparație cu oxigenul de respirație evoluționist mai în vârstă, dar forma mai puțin eficientă a energiei din nutrienți.

A treia aerobe stage- (oxigen, respirație tisulară) are loc în mitocondrii și necesită prezența oxigenului.

Compușii organici formați în faza anoxic anterioare, sunt oxidate prin captarea hidrogenului în CO2 și H2O Otsoedenivsheesya vectori atom de hidrogen sunt transmise prin oxigen pentru a interacționa cu ea și să formeze apă. Acest proces este însoțit de eliberarea unor cantități considerabile de, energie din care (55%), o parte se duce la formarea de apă. In etapa de oxigen poate distinge reacții ale ciclului Krebs și fosforilarea oxidativă.

Ciclul Krebs (ciclul acidului tricarboxilic), are loc în matricea mitocondrială. Acesta a fost deschis de limba engleză biochimist H. Krebs în 1937.

Ciclul Krebs începe prin reacția acidului piruvic cu acid acetic. Acesta formează un acid citric, care, după o serie de transformări succesive este din nou acetat și ciclul se repetă.

În timpul uneia dintre reacțiile moleculelor PVK ale ciclului Krebs 4 este format dintr-o pereche de atomi de hidrogen, două molecule de CO2. o moleculă de ATP. Dioxidul de carbon este derivată dintr-o celulă, și un atom de hidrogen atașat la moleculele transportoare - NAD si FAD (flavin adenin dinucleotidă), având ca rezultat formarea NAD și FAD · H2 · H2.

transfer de energie de la NAD și FAD · H2 · H2 care obrozovalis tsykla în Krebs și predyiduschem anaerobă ATP etapă proshodit a membranei mitocondriale în lanțul respirator.

Lanțul respirator sau lanțului de transport de electroni (lanț transprortnaya catod) conținut în membrana internă a mitocondriilor. vectorii săi de bază cuprind electroni care fac parte din complexele enzimatice care catalizează reacții redox.

Cuplurile Hidrogenul scindate din NAD și FAD · H2 · H2, sub formă de electroni și protoni (2H + + 2e) sunt furnizate lanțului de electroni de transport. Lanțul respirator vin într-o serie de reacții biochimice, al căror rezultat net - sinteza ATP (Figura 5.4).

Fig. lanț de transport 5.4 electroni

Electronii și protonii sunt blocați molecule și vectori ai lanțului respirator sunt transmise: electronii de pe partea interioară a membranei și protonii exterior. Electronii se combină cu oxigenul. Un atom de oxigen în același timp, devine încărcat negativ:

protonii sunt acumulate pe partea exterioară a membranei (H +) și în interiorul anioni (O 2). Ca urmare a acestui potențial crește diferență.

In unele locuri, membrana inglobate molecula enzimă pentru sinteza ATP (ATP-sintetaza), care are un (proton) canal ionic. Atunci când diferența de potențial peste membrana ajunge la 200mV, protoni (H +) ale intensității câmpului electric sunt împinse prin canal și se extind spre partea interioară a membranei unde interactioneaza cu O2 -. formând H2O

Oxigenul intra mitocondriile necesare pentru atașarea electronilor (e -) și apoi proton (H +). In absenta proceselor O2 legate de transportul de protoni si electroni încetează. În aceste cazuri, multe celule sintetiza ATP prin descompunerea nutrienți în procesul de fermentație.

Ecuația generală a etapei de oxigen

1440 (40 · 36) se acumulează în ATP

1160 kJ de căldură sunt eliberate ca

Globală respirație ecuație oxigen, care cuprinde etapele anoxice și oxigen:

Produsele finale ale metabolismului energetic (CO2. H2O, NH3), și energia în exces eliberată din celule prin membrana celulară, structura și funcția care merită o atenție specială.

Pagina generata pentru: 0,027 sec.