§ 26. Энергетический обмен

1. В каком виде энергия используется в клетке?

Универсальным источником энергии в клетке для использования ее в разнообразных биохимических реакциях является энергия, аккумулированная в макроэргических связях молекул АТФ. Основным органическим веществом, используемым в клетках для получения энергии, является глюкоза.

2. Откуда берется энергия для синтеза АТФ из АДФ?

Непосредственным источником энергии для синтеза АТФ из АДФ и фосфата является одностороннее движение протонов из межмембранного пространства (Н+-резервуара) в матрикс через канал фермента АТФ-синтетазы, встроенного во внутреннюю мембрану митохондрий. Этот механизм обеспечения энергией для синтеза молекул АТФ иначе называют «протонной помпой».

3, 4, 5. Какие этапы выделяют в энергетическом обмене? Где осуществляются реакции гликолиза? В каких органеллах происходит клеточное дыхание?

В энергетическом обмене выделяют три этапа. Первый этап — подготовительный, который проходит в пищеварительной системе животных или пищеварительных вакуолях протистов. Он заключается в расщеплении сложных органических веществ до более простых, способных поступить во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость), а затем в клетки тканей и органов для дальнейшего расщепления с целью получения энергии. Второй этап — бескислородное расщепление (анаэробное дыхание) происходит в цитоплазме клеток. При гликолизе — бескислородном расщеплении молекулы глюкозы — происходит образование 2 молекул пировиноградной кислоты и запасание 2 молекул АТФ. На завершающем третьем этапе энергетического обмена, идущем в митохондриях с участием кислорода и поэтому называемом аэробным дыханием, происходит полное расщепление 2 молекул пировиноградной кислоты до Н20 и С02 и синтез 36 молекул АТФ.

6. Как вы думаете, почему расщепление органических соединений в присутствии кислорода энергетически более эффективно, чем при его отсутствии?

Эффективность кислородного расщепления глюкозы в 18 раз выше, чем при гликолизе. Объясняется это тем, что кислородный этап идет в митохондриях клетки, где возможна эффективная работа «протонной помпы» и связывание прошедших через нее протонов с анионом кислорода, поступающим из внешней среды. Результатом этого взаимодействия является вода. В отсутствие кислорода концентрация протонов возросла бы до некоторого предельного значения, после которого аэробный процесс в митохондриях прекратился бы. Именно это и происходит при остановке сердца и прекращении поступления в клетки кислорода, что приводит организм к гибели.

0
avatar