МЕТАБОЛИЗМ
Обмен веществ, или метаболизм - совокупность всех химических реакций, протекающих в организме.
Способы получения органических веществ:
- автотрофный тип питания - сами синтезируют органику из неорганики (из СО2);
- гетеротрофный тип питания - переделывают готовые органические соединения в свои собственные;
Способы получения энергии для синтеза своих органических веществ:
- солнечная энергия (фототрофы);
- энергия, полученная путем окисления неорганических веществ (хемотрофы = хемолитотрофы);
- энергия, полученная при окислении органических веществ (хемоорганотрофы).
Типы метаболизма
Хемосинтез
Хемосинтез - способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ служит окисление неорганических соединений (Н2, Н2S, Fe²+, NO₃㆒).
Хемоавтотрофные бактерии (хемотрофы):
- серобактерии
- железобактерии
- водородные бактерии
- нитрифицирующие бактерии
Фотосинтез
Фотосинтез - процесс синтеза органических веществ из неорганических (воды и углекислого газа) с использованием энергии солнечного света.
Фотосинтетические пигменты высших растений:
- Хлорофиллы;
- Каротиноиды.
Роль пигментов:
- превращение энергии солнечного света в энергию химических связей АТФ.
Хлорофилл (зеленый) - основной фотосинтетический пигмент.
ПРОЦЕСС ФОТОСИНТЕЗА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН
Живые организмы получают энергию для жизнедеятельности в результате окисления органических соединений.
Расход полученной энергии:
- выделяется в виде тепла в окружающую среду;
- движение;
- пластический обмен (синтез веществ).
В клетках растений:
крахмал → глюкоза → АТФ
В клетках животных:
гликоген → глюкоза → АТФ
Этапы энергетического обмена
I. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП
Белки ➡ аминокислоты
Липиды ➡ жирные кислоты + глицерин
Углеводы ➡ глюкоза
- в пищеварительной системе
- с помощью пищеварительных ферментов
- расщепление сложных органических веществ до простых
- вся энергия рассеивается в виде тепла
*** образовавшиеся органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или подвергаются дальнейшему расщеплению.
II. ГЛИКОЛИЗ (АНАЭРОБНЫЙ ЭТАП)
Гликолиз - расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты.
- в цитоплазме клетки
- с помощью ферментов
- без кислорода
Результат гликолиза одной молекулы глюкозы:
- 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК)
- 2 молекулы АТФ
- 2 НАД·Н2
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД → 2С3Н4О3 + 2АТФ + 3Н2О + 2НАД·Н2
Спиртовое брожение у дрожжей:
С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2
Молочнокислое брожение у животных и некоторых бактерий:
С6Н12О6 → 2С3Н6О3
III. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ (АЭРОБНЫЙ ЭТАП)
Окислительное фосфорилирование - процесс синтеза АТФ с участием кислорода.
- на мембранах крист митохондрий
- ферменты окислительного фосфорилирования
- в присутствии кислорода
2С3Н4О3 + 32О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 → 6СО2 + 58Н2О + З6АТФ
Результат окисления двух молекул пировиноградной кислоты:
- СО2 + Н2О
- 36 молекул АТФ
Суммарная реакция энергетического обмена:
С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + Н3РО4 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт
При окислительном фосфорилировании образуется в 18 раз больше энергии (36 АТФ) в отличии от гликолиза (2 АТФ).