Энергетический обмен

Взаимосвязь обмена веществ и энергии.

Обмен веществ включает три этапа:

1. поступление веществ в организм;

2. метаболизм, или промежуточный обмен;

3. выделение конечных продуктов обмена.

Вещества поступают в организм в результате дыхания (кислород), питания и пищеварения.

Основные вещества, поступающие с пищей – это макромолекулы:

– полисахариды;

– жиры;

– белки;

В ходе пищеварения макромолекулы расщепляются на более мелкие молекулы (глюкоза, жирные кислоты, глицерол, аминокислоты).

В клетках организма эти вещества подвергаются превращениям, включаясь в метаболизм (обмен веществ).

Метаболизм – это взаимосвязь химических процессов, происходящих в организме.

Вся энергия необходимая для человека образуется в реакциях катаболизма.

В организме человека преобладает аэробный катаболизм.

В ходе аэробного катаболизма образуется до 95% всей энергии необходимой человеку.

Аэробный катаболизм веществ в тканях сопровождается потреблением O₂ и выделением CO₂.

Окисление органических веществ в организме кислородом (воздуха) с образованием воды и CO₂ называется тканевым дыханием.

3 Этапа аэробного катаболизма (тканевого дыхания):

1. Специфические (частные) пути катаболизма.

В ходе них образуется одно из 2-х веществ:

– пируват;

– Ацетил-KoA.

Примеры: гликолиз, -окисление жирных кислот и др.

2. Общий путь катаболизма.

Включает 2 стадии:

а) окислительное декарбоксилирование пирувата;

б) цикл Кребса.

3. Цепь переноса электронов (ЦПЭ) и сопряженное с ней окислительное фосфорилирование.

Энергия, которая выделяется при тканевом дыхании, используется для функционирования клеток.

Например, окисление 1 моль глюкозы происходит с выделением большого кол-ва энергии:

~ 40-50% энергии окисляющихся веществ используется клетками для синтеза АТФ из АДФ и H₃PO₄:

АДФ + H₃PO₄  АТФ + H₂O

! Реакция идет с затратой большого кол-ва энергии.

Для синтеза АТФ используется 2 источника энергии: окислительное и субстратное фосфорилирование.

1. Окислительное фосфорилирование происходит за счет энергии переноса электронов от органических веществ к O₂.

! Может происходить только в аэробных условиях.

Этим способом образуется ~ 95% всего АТФ в организме.

2. Субстратное фосфорилирование происходит за счет энергии макроэргических связей некоторых соединений.

Например: 1,3-бифосфоглицерат, фосфоенолпируват, сукцинил-KoA, креатинфосфат и др.

S – O ~ PO₃H₂ S – OH

Может происходить как в матриксе митохондрий, так и в цитоплазме клеток независимо от присутствия O₂.

! Это вспомогательный путь синтеза АТФ в организме.

(образуется ~ 5 % от всего АТФ организма)

Содержание АТФ в организме человека составляет всего ~ 50 г.

Т.к. клетки не способны накапливать АТФ, а расход энергии происходит постоянно, в организме также постоянно идет синтез АТФ из АДФ и Н₃РO₄.

За сутки в организме человека может синтезироваться до 60 кг АТФ (столько же и расходуется).

Фосфорилирование АДФ и последующее использование АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс (цикл АДФ-АТФ):

Цикл АТФ-АДФ:

Цикл АДФ-АТФ работает постоянно.

В ходе него образуется то кол-во АТФ, которое было израсходовано клеткой.

Образующийся нуклеотид АТФ имеет две макроэргические связи (~) и используется в клетках как универсальный источник энергии для синтеза веществ и других видов работы (активный транспорт веществ через мембраны, мышечное сокращение и т.д.).