5.2. Типи організмів за джерелом енергії та поживних речовин

Типи метаболізму асоційовані з типами харчування та класифікуються в залежності від джерела енергії для синтезу АТФ, джерела С та Н.

За способом добування енергії живі організми поділяються на

• гетеротрофи — використовують для побудови власних біополімерів мономери поглинених і розщеплених ними органічних сполук, а також енергію, що виділяється при цьому; джерелом С є зовнішні органічні сполуки (тварини, гриби, більшість бактерій та паразитичні рослини);

• автотрофи — здатні синтезувати власні біополімери з води, вуглекислого газу та мінеральних солей; джерелом С для синтезу органічних речовин є CO₂ (зелені рослини та деякі бактерії).

Залежно від джерела енергії автотрофи поділяють на

• фототрофи — акумулюють сонячну енергію (зелені рослини, деякі бактерії);

• хемотрофи — акумулюють енергію, що виділяється внаслідок окисно-відновних процесів (сіркобактерії, нітрифікуючі бактерії).

За чутливістю до концентрації кисню в навколишньому середовищі:

• аероби — існують тільки за наявності достатнього вмісту кисню;

• облігатні анаероби — існують тільки в безкисневих умовах;

• факультативні анаероби — здатні до життя в широкому діапазоні концентрацій кисню.

В залежності від джерела водню для відновлювальних процесів:

• органотрофи – джерелом Н є органічні речовини (донори)

• літотрофи – джерелом Н є неорганічні сполуки (донори)

5.3. Носії енергії в метаболічних реакціях

Носіями енергії в метаболічних реакціях є нуклеотидфосфати, з яких найбільш поширений аденозинтрифосфат (АТФ). Роль носіїв відновного потенціалу, тобто переносників водню, відіграють:

• НАД (никотинамидадениндинуклеотид),

• НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат),

• ФАД (флавинадениндинуклеотид),

• ФМН (флавинмононуклеотид) та ферредоксин.

Рис. 15. Будова аденозинтрифосфату (АТФ)

АТФ – нуклеотид, молекула якого складається з моносахариду рибози, нітратної основи аденіну (А) і трьох послідовно зв'язаних залишків ортофосфатної кислоти (ТФ). При розриві зв’язку між залишками фосфатної кислоти в нуклеотидах вивільнюється 33 кДж\моль енергії (при розриві ковалентного зв’язку – 12 кДж\моль), тому такий зв'язок називають макроенергетичним, а АТФ – акумулятором енергії.

Основна функція АТФ полягає в акумуляції енергії, що виділяється під час різних біохімічних реакцій (розщеплення вуглеводів і жирів, фотосинтезу). АТФ виконує свою функцію шляхом ферментативного відщеплення кінцевої ортофосфатної групи; при цьому утворюється аденозиндифосфорна кислота (АДФ), а енергія, що вивільняється, використовується для здійснення біохімічних реакцій. Відокремлена ортофосфатна група може потім знову приєднатися до АДФ з утворенням АТФ. При цьому використовується енергія, яка виділяється в результаті розщеплення, наприклад, вуглеводів і ліпідів.

синтез АДФ + H₃PO₄ + енергія → АТФ + H₂O

гідроліз АТФ + H₂O → АДФ + H₃PO₄ + енергія

АТФ + H₂O → АМФ + H₄P₂O₇ + енергія

Тривалість життя однієї молекули АТФ менше 1 хвилини. Людський організм синтезує близько 40 кг АТФ в день. Протягом доби одна молекула АТФ проходить в средньому 2000—3000 циклів ресинтезу.