Энергетический обмен и клеточное дыхание
🌿 Биология · 10 класс
Энергетический обмен в клетке
Энергетический обмен (диссимиляция) — это совокупность реакций расщепления сложных органических веществ на более простые с выделением энергии. Часть этой энергии запасается в молекулах аденозинтрифосфата (АТФ) — универсального аккумулятора энергии клетки. У большинства организмов главным источником энергии служит глюкоза, а процесс её полного окисления с участием кислорода называют клеточным дыханием.
Аденозинтрифосфат как источник энергии
Молекула АТФ содержит три остатка фосфорной кислоты. При отщеплении концевого остатка образуется АДФ и выделяется энергия:
АТФ + H2O → АДФ + Ф + энергия
Обратный синтез АТФ из АДФ идёт за счёт энергии, освобождаемой при расщеплении питательных веществ.
Три этапа энергетического обмена
- Подготовительный этап идёт в пищеварительном тракте и цитоплазме. Крупные молекулы (полисахариды, белки, жиры) распадаются на мономеры. Энергия рассеивается в виде тепла,
АТФне образуется. - Бескислородный этап (гликолиз) идёт в цитоплазме без кислорода. Одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты с образованием 2 молекул
АТФ. - Кислородный этап идёт в митохондриях с участием кислорода. Продукты гликолиза полностью окисляются до углекислого газа и воды, образуется 36 молекул
АТФ.
| Этап | Место | Кислород | Выход АТФ |
|---|---|---|---|
| Подготовительный | Цитоплазма, пищеварение | Нет | 0 |
| Гликолиз | Цитоплазма | Нет | 2 |
| Кислородный | Митохондрии | Да | 36 |
Суммарно при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Суммарное уравнение клеточного дыхания:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + энергия (38 АТФ)
Частая ошибка. Гликолиз даёт всего 2 молекулы АТФ, тогда как именно кислородный этап в митохондриях обеспечивает основную долю энергии. Поэтому организмы, дышащие кислородом, гораздо энергетически эффективнее.Брожение
Если кислорода нет, у многих организмов после гликолиза идёт брожение. У дрожжей это спиртовое брожение, у молочнокислых бактерий и в мышцах при нехватке кислорода — молочнокислое. Брожение даёт мало энергии, но позволяет жить без кислорода. По этой причине организмы делят на аэробов, которым кислород необходим, и анаэробов, способных обходиться без него.
Связь энергетического и пластического обмена
Энергетический обмен (диссимиляция) неразрывно связан с пластическим обменом (ассимиляцией). При диссимиляции вещества распадаются и выделяется энергия, при ассимиляции, наоборот, сложные вещества синтезируются с затратой энергии. Именно АТФ, образованный при энергетическом обмене, обеспечивает энергией реакции биосинтеза, движение, деление клетки и другие процессы. Эти два процесса вместе составляют обмен веществ и энергии (метаболизм) — основу жизнедеятельности любой клетки.
Запомните. Митохондрии не случайно называют «энергетическими станциями клетки»: именно в них на кислородном этапе образуется большая часть АТФ. Чем активнее работает ткань, тем больше митохондрий в её клетках.Кратко о главном
- Энергетический обмен — расщепление органики с запасанием энергии в
АТФ. - Три этапа: подготовительный, бескислородный (гликолиз) и кислородный.
- Гликолиз даёт 2
АТФ, кислородный этап в митохондриях — 36АТФ, всего 38. - Без кислорода энергия добывается брожением, но его выход значительно меньше.