12. Як відбувається енергетичний обмін у еукаріотів?

Енергети́чний о́бмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:

а) підготовчий;

б) безкисневий;

в) кисневий;

Підготовчий етап здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів. Молекули білків, жирів, вуглеводів розщеплюються за участю ферментів на простіші сполуки: білки на амінокислоти, вуглеводи на моносахариди і т. д. Енергія розсіюється у вигляді теплоти.

Безкисневий етап — ферментативне розщеплення простих органічних сполук у клітинах. Прикладом такого є гліколіз(від грец. glykys— солодкий і lysis— розпад)— багатоступінчасте безкисневе розщеплення глюкози на дві молекули піровиноградної або молочної кислоти у м'язових клітинах. У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів. Під час гліколізу виділяється 200 кДж енергії. 84 кДж використовується для синтезу 2-х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти.

Спиртове бродіння — тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на дві молекули етилового спирту та дві молекули вуглекислого газу.

Молочно-кисле (молочне) бродіння — вид безкисневого бродіння.

Кисневий(аеробний) етап здійснюється на мембранах мітохондрій. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка Х.Кребса, який відкрив цей процес у 1937 р. На початку циклу піровиноградна кислота реагує з щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знов реагує з піровиноградною і цикл знов повторюється. У кожному циклі Кребса утворюється одна молекула АТФ. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки. Цикл Кребса відбувається в матриксі мітохондрій. Електрони і протони водню, що утворюються в наслідок послідовних реакцій окиснення та відновлення субстрату в циклі трикарбонових кислот, прямують в міжмембранний простір мітохондрій за допомогою дихального ланцюга. Дихальний ланцюгє головною системою перетворення енергії в мітохондріях. У ній послідовно окиснюються та відновлюються елементи дихального ланцюга, у результаті чого вивільнюється невеликими порціями енергія. За рахунок цієї енергії з АДФ і фосфату утворюється АТФ.

13. Як відбувається зв’язок між окремими компартментами клітини?

Цитозоль об’єднує всі внутрішньоклітинні структури і забезпечує їх хімічну взаємодію і всі транспортні процеси. (див пит 7)

14. Які структури клітини і яким чином виконують функцію депонування іонів кальцію?

ГлЕПС виконує функції депо кальцію, особливого розвитку ця функція набуває у мязових клітинах, де глЕПС перетворюється на саркоплазматичний ретикулум. Під час скорочення, Са2+ може швидко звільнятися з глЕПС після цього захоплючтсь з цитозолю. Цю функцію забезпечують селективні кальцієві канали та Са2+ АТФ-аза відповідно. Також ключову роль у депонуванні йонів кальцію віддіграють і мітохондрії, але вони не можуть так, як ЕПС швидко звільняти ці йони.

15. В яких компартментах клітини створюється підвищена концентрація іонів Н⁺? Завдяки яким механізмам це відбувається?

Підвищена концентрація Н+ створюється в лізосомах. Понад 40 ферментів лізосом належать до групи кислих гідралаз, отже працюють тільки в кислому середовищі, а саме при рН 5,0. Необність підтримувати кисле середовище зумовило наявність у їхніх мембранах специфічних протонних насосів, що працюють з використанням енергії АТФ. Так рН поступово падає від 6,5 у первинних ендосомах до 4,5 у лізосомах. Також низький рН у вакуолях рослинних клітин.