Энергетический обмен в клетке
🌿 Биология · 9 класс
Что такое энергетический обмен
Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) — это совокупность реакций расщепления сложных органических веществ на более простые с выделением энергии. Часть этой энергии запасается в молекулах АТФ и затем используется клеткой для всех процессов жизнедеятельности. Энергетический обмен противоположен пластическому, при котором вещества, наоборот, синтезируются.
АТФ — универсальный аккумулятор
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — нуклеотид, содержащий три остатка фосфорной кислоты. Связи между ними называют макроэргическими: при их разрыве выделяется много энергии. Отщепление одного остатка превращает АТФ в АДФ и освобождает около 40 килоджоулей на моль.
Этапы энергетического обмена
| Этап | Где идёт | Кислород | Итог по глюкозе |
|---|---|---|---|
| Подготовительный | Пищеварит. тракт, цитоплазма | Не нужен | Распад до мономеров, энергия в тепло |
| Бескислородный (гликолиз) | Цитоплазма | Не нужен | 2 молекулы АТФ |
| Кислородный | Митохондрии | Нужен | 36 молекул АТФ |
Подготовительный этап
Крупные молекулы (белки, жиры, полисахариды) расщепляются на мономеры: белки до аминокислот, полисахариды до глюкозы. Энергия рассеивается в виде тепла и в АТФ не запасается.
Гликолиз
В цитоплазме без участия кислорода глюкоза распадается до двух молекул пировиноградной (а при брожении — молочной) кислоты. Образуется 2 молекулы АТФ.
Кислородный этап
В митохондриях продукты гликолиза окисляются до углекислого газа и воды. На этом этапе синтезируется 36 молекул АТФ. Суммарно полное окисление одной молекулы глюкозы даёт 38 молекул АТФ.
Итоговое уравнение полного окисления:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 38 АТФ
Где идёт кислородный этап
Кислородный этап протекает в митохондриях — органоидах, которые часто называют «энергетическими станциями клетки». На складках их внутренней мембраны (кристах) располагаются ферменты дыхательной цепи. Чем активнее клетка, тем больше в ней митохондрий: например, в мышечных клетках их особенно много, ведь работа мышц требует постоянного притока энергии.
Брожение
Если кислорода нет, многие организмы получают энергию путём брожения. Это разновидность бескислородного обмена. Различают спиртовое брожение у дрожжей (образуются этиловый спирт и углекислый газ) и молочнокислое брожение у бактерий и в работающих мышцах человека (образуется молочная кислота). Брожение даёт мало энергии — всего 2 молекулы АТФ на глюкозу, но позволяет выжить без кислорода. Накопление молочной кислоты в мышцах при нагрузке вызывает чувство усталости.
Связь обменов
Энергетический и пластический обмен неразрывно связаны и вместе образуют обмен веществ (метаболизм). Пластический обмен строит вещества и тратит АТФ, а энергетический эти вещества расщепляет и АТФ запасает. Так клетка непрерывно обновляется и поддерживает жизнь. Источником энергии для всей биосферы в конечном счёте служит Солнце: его энергия запасается растениями при фотосинтезе и затем высвобождается при дыхании.
Частые ошибки. Гликолиз протекает в цитоплазме, а не в митохондриях. Бескислородный этап даёт лишь 2 АТФ, основная же энергия получается на кислородном этапе. Брожение — пример бескислородного обмена у дрожжей и бактерий.Кратко о главном
- Энергетический обмен — распад веществ с выделением энергии.
АТФ— универсальный накопитель энергии клетки.- Три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный.
- Гликолиз идёт в цитоплазме и даёт 2
АТФ. - Полное окисление глюкозы даёт 38 молекул
АТФ.