Лекція № 8

Тема: Обмін речовин і енергії в клітині.

Мета: Сформувати у студентів поняття про метаболізм, як основу життєдіяльності клітини.

План

1. Характеристика обміну речовин та перетворення енергії в клітинах.

2. Аденозинтрифосфорна кислота.

3. Енергетичний обмін та його етапи.

4. Пластичний обмін та його етапи.

5. Біосинтез білків.

Характеристика обміну речовин та перетворення енергії в клітинах

Існування живих організмів можливе лише завдяки надходження з довкілля поживних речовин, їхнього перетворення та виведення з організму продуктів життєдіяльності. Сукупність цих процесів має назву обмін речовин, або метаболізм.

В організмах одночасно відбуваються процеси двох типів. Процеси поглинання з довкілля, засвоєння і накопичення речовин, які використовують для синтезу необхідних для організму сполук, називають асиміляцією. Сукупність реакцій синтезу, які забезпечують розвиток клітин та організмів, поновлення їхнього хімічного складу, називають пластичним обміном. На здійснення цих процесів витрачається певна кількість енергії.

Основні процеси пластичного обміну – це біосинтез білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, а також фотосинтез та хемосинтез.

Одночасно з утворенням сполук в організмі відбувається і розщеплення певних речовин - процеси дисиміляції. Процеси асиміляції та дисиміляції - це різні сторони єдиного процесу обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах. Завдяки процесам обміну речовин підтримується гомеостаз.

Процеси асиміляції не завжди врівноважені з процесами дисиміляції. Так, в організмах, які розвиваються, переважають процеси асиміляції, завдяки чому забезпечується накопичення необхідних сполук та ріст організмів. Під час інтенсивної фізичної роботи, за нестачі поживних речовин або при старінні переважають процеси дисиміляції. Якщо в першому випадку втрати маси і енергії не будуть компенсовані посиленим харчуванням, то організм поступово виснажується, що призводить до його загибелі.

Перетворення речовин в організмі неможливе без відповідних перетворень енергії. У процесі життєдіяльності організми поглинають із довкілля енергію в певних формах, а повертають її туди вже в іншій формі. Сукупність реакцій розщеплення складних сполук в організмі, що супроводжуються виділенням енергії, називають енергетичним обміном.

За енергетичним обміном частина енергії, яка виділяється під час розщеплення органічних сполук, розсіюється у вигляді тепла, а частина - запасається у високоенергетичних хімічних зв'язках певних органічних сполук (АТФ).

Аденозинтрифосфорна кислота

У ході реакцій енергетичного обміну частина енергії розсіюється у вигляді теплоти, а частина - запасається у високо­енергетичних (макроергічних) хімічних зв'язках певних органіч­них сполук. Такою універсальною речовиною є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Молекула АТФ - це нуклеотид, який складається із залишків азотистої основи (аденіну), вуглеводу (ри­бози) та трьох залишків фосфорної кислоти.

Якщо під дією ферменту відщеплюється один залишок фосфор­ної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ), вивільнюючи близько 42 кДж енергії. Коли від молекули АТФ від­щеплюються два залишки фосфорної кислоти, утворюється аденозинмонофосфат (АМФ), при цьому вивільнюється 84 кДж енергії. Молекула АМФ також може розщеплюватися.

Отже, під час розщеплення АТФ виділяється велика кількість енергії, яка використовується для синтезу необхідних організму спо­лук, підтримання певної температури тіла. З іншого боку, час­тина енергії, що вивільнюється, витрачається на синтез АТФ із АДФ чи АМФ і молекул фосфорної кислоти, які зв'язуються макроергічнижи зв'язками (виникають між залишками фосфорної кисло­ти в молекулах АДФ або АТФ). Таким чином, молекули АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії в клітинах.

Хімічна природа макроергічних зв'язків остаточно ще не з'ясована, однак за енергоємністю вони перевершують звичайні у кілька разів.