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).