Caracteristicile generale ale metabolismului
Existența organismelor vii este posibilă numai datorită Postup-restante deoarece acestea din mediul nutritiv înconjurător, transformarea lor, INJ și excreția de deșeuri. Agregat-ness a acestor procese se numește metabolismul sau metabolismul. Există două părți diferite ale metabolismului - asimilare si Diss-milyatsiya.
Asimilare - o prelucrare și utilizarea substanțelor de către organism, care vin la ea din patul fluidizat-încercuire. Cu alte cuvinte - corpul construiește corpul tau din cauza mediului extern, prin sintetizarea din ei „materiale“ toate necesare vesche-TION pentru el. Pe parcursul evoluției, au existat două grupe de organisme, caracterizate Esja-separat prin metoda de furnizare: autotrophs și heterotrophs. În organismele autotrofe în timpul asimilării substanțelor organice complexe sunt sintetizate din anorganice, cum ar fi fotosinteza plantelor verzi sintetiza glucide din bioxid de carbon și apă.
organisme heterotrofe Chemat sunt incapabile de substanțe organice de sinteză ment din anorganic. Ele se hrănesc cu substanțe organice gata făcute de origine vegetală și animală, deci le asimila cu sine. De exemplu, aminoacizii din proteine vegetale și burta-TION celule umane construi foarte specifice, unice pentru proteinele proprii.
Disimilație - este procesul de dez-descompunere a materiei organice în celulă. Produsele finale ale substanței organice descompunere nical în toate organismele sunt dioxidul de carbon, apă și sunt MIAK. Disimilație contribuie la actualizarea continuă a corpului ca „deșeuri“ molecule organice, incluse în compoziția sa, distrusă și sunt înlocuite cu altele noi, care au format Xia ca rezultat al asimilării.
Metabolismul celular oferă nu numai „mama stacojiu clădire“, dar, de asemenea, energia care are nevoie de orice manifestare a elf zhiznede-ta (sinteza proteinelor de circulație, diviziunea celulară și așa mai departe. D.).
Pentru energia celulelor folosesc energia legăturilor chimice ale compușilor organici, care sunt distruse ca urmare a dez-similyatsii. Acest lucru poate fi substanțele nutritive primite de celula din mediul exterior, moleculele „învechite“ care au fost incluse în componența sa, sau de rezervă substanțele nutritive stocate în celulă. Având stăpânit-bodivshayasya pentru a rupe legăturile chimice ale acestor substanțe nu sunt hoduetsya energie curse de celule direct. Datorită acestei celule de energie construieste primele molecule de ATP, și numai apoi, dacă este necesar, să le utilizeze ca sursă de energie. Setul de clivaj compuși organi-ically care sunt însoțite de eliberarea de energie, numit schimb-vayutenergeticheskim, iar setul de reacții de sinteză-schimb -pla-terorist.
În ciuda faptului că procesul de asimilare si disimilare - un proces în două anti-constante, acestea sunt strâns legate: energia eliberată ca urmare a disimilație este consumată pentru procesele șasiu-milyatsii.
De-a lungul vieții ei a celulei primeste envi-dy necesare pentru ea elemente nutritive, apa, oxigen, concomitent-Menno eliminare a deșeurilor, cum ar fi dioxidul de carbon. Astfel, celula are mecanisme care îi permit să treacă prin membrană în substanța și numai în cantitățile care erau necesare în această etapă a activității vieții, dar simultană și eliberați de produse metabolice nedorite. Acesta oferă o compoziție chimică constantă a mediului intern al celulei - homeostaziei sale. Celula nu poate aduce compoziția sa chimică într-o anumită perfecțiune, și apoi se separă de mediul înconjurător, să se izoleze de ea, ca una dintre condițiile principale ale vieții sale este metabolismul, face sistemul deschis de celule.
ENERGY METABOLISMUL (disimilație)
Celulele necesită în mod constant de energie pentru a efectua diverse procese în formă - .. Sinteza proteinelor, transportul substanțelor active, contracția musculară, diviziunea celulară, etc. Celulele alimetare are loc în timpul schimbului de energie obmena.Energetichesky - o combinație de substanțe organice clivaj însoțite de eliberare de energie . O parte din această energie este disipată sub formă de căldură, și o parte a celulei este stocată sub formă de molecule ATP legături bogate în energie. ATP se gaseste in toate celulele vii și este purtător de energie uni-gras. În cazul în care celula are nevoie de energie, unitatea-ing, care este obligată să-l obțină - este hidroliza ATP.
metabolismul energetic are trei etape consecutive - pregătitoare, anoxice și oxigen despicarea-ment. Faza pregătitoare în cele mai multe animale multicelulare, inclusiv la om, este transportat în tractul gastrointestinal unde moleculele organice mari, cum ar fi polizaharide, clivate în monomeri (în acest caz, monozaharidele) sub acțiunea enzimelor digestive-conse-. Aceste procese sunt caracterizate stăpânite-bozhdeniem cantitate mică de energie este disipată sub formă de căldură. Următoarele două etape ale metabolismului energetic (fără oxigen și dezangajare oxigen) sunt realizate în mod direct într-o cușcă-tupluri, unde moleculele organice mici, formate ca rezultat al sub-pregătitoare faze, sunt transportate în sânge. In aceste celule organiches compusi Kie (substraturi) în fazele de oxigen și fără oxigen metabolismului energetic sunt oxidați la produse (H2 0 și C02) se încheie, iar energia eliberată în timpul acestei oxidari este consumat în construct ix ATP-molecule. Oxidarea substraturilor în celulă, însoțit yuschiysya-formarea de ATP, nazyvaetsyakletochnym respirație. Subjets-how-ul pentru respirația celulară sunt în mare parte carbohidrati. celulele creierului, de exemplu, în general, nu pot fi folosite pentru orice respirator TION alta decât glucoza. Grăsimi alcătuiesc „prima rezervă“ și lăsați Xia, în principal, care se ocupă atunci când furnizarea de glucide în celula este epuizată. Proteinele din celula operează o serie de funcții importante, astfel încât acestea sunt utilizate ca sursă de energie numai după ce se consumat deoarece toate rezervele de carbohidrati si grasimi, cum ar fi lodanii extins-lea. Prin urmare, mecanismele și etapele de curse oxigen-divizare anoxice considerăm exemplul glucozei.
Etapbeskislorodnogo separarea glucozei este efectuată în citoplasmă Chi-celulă și se numește glicoliza. Este un reacții ulterioare succesive, rezultând într-o moleculă de divizare a glucozei-divizionar în două molecule de acid piruvic. Pentru aceste reacții nu au nevoie de oxigen, asa ca acest pas este numit un metabolism energetic demon, oxigen.
Reacția generală a glicolizei poate fi scris ca:
pirovino- glucoza (curata)
După separarea unei molecule de glucoză este eliberat 200 kJ de energie, din care 60% este disipată sub formă de căldură, iar 40% se duce la formarea a două molecule de ATP. În general, procesul de glicoliza este considerat ineficient deoarece este rezultatul formării de doar două molecule de ATP. Acest lucru se datorează faptului că produsul final al glicolizei (acid piruvic) conține încă o mulțime de legate de energie. Nu-In ciuda eficienței scăzute a glicolizei, el are încă o valoare mare bio-logic. Datorită lui, unele organisme sunt capabile de energie TVA Doba în condiții de deficit de oxigen sau absența completă. Acest lucru este tipic de bacterii anaerobe, cum ar fi butiric bacta-RII, precum și animalele care trăiesc în noroi mare, straturile de sol adânci, sau la animale vii la fundul corpurilor de apă (unele specii de oligochaetes, moluste, ciliate parazitare, rotunde și plate viermi și colab.).
După finalizarea etapei a treia a metabolismului energetic glicolizei divizare -kislorodnoe sau respirație aerobă. condiție obligatorie pentru respirație aerobă este Nali-Chie într-o celulă de oxigen, care în permanență transportate aici sânge din sistemul respirator. respirația celulară nu trebuie confundat cu procesele de absorbție de oxigen ale corpului din mediu și izolarea uglekis logo-gaz în mediu. Împreună, aceste două procese sunt numite respirație externă sau (preferabil) schimbul de gaze. Oxigenul este consumat in celula pentru oxidarea acidului piruvic, produsele finite rezultate la glicolizei - H2 și C02 0. Acest proces este realizat în celulele chondro mito și este asociată cu eliberarea unor cantități mari de energie. On-Chin respiratie aeroba in procesul de matrice mitocondrii numit ciclul Krebs (denumit și ciclul tricarboxilic kis-lot). Acest nume a primit în onoarea biochimist englez Hans Kreb-sa, care a descoperit acest proces în 1937 și premiul pentru aceasta descoperire Premiul Nobel. Ciclul Krebs este un proces ciclic, reprezentat printr-un număr-lenny reacții redox complexe, în care acidul piruvic (produs de glicoliza), în etapele de pre-rotit în ceilalți acizi organici. În timpul acestor transformări formează un atomi Obra de hidrogen și dioxid de carbon, care, fiind de-pro ucts acestor reacții, părăsesc mitocondriile și, în cele din urmă, în afara celulei. Continuarea cursul procesului de respiratie aeroba este asociat cu energia de transformare-vaniem conținută în atomii de hidrogen la energia moleculelor ATP. Acest procedeu este realizat pe membranele interioare ale mitocondrii, co-torye, spre deosebire de membranele exterioare ale acestor organite, mai puțin permeabile pentru atomi, ioni și electroni. Se trece prin membrana internă a mitocondriilor pot folosi numai vectorul molecule sunt încorporate în membrană ennyh și constituie așa-numita lanțul respirator inlantuiti combinate. Molecule transporter lanț respirator cum ar fi suveici scurry prin membrana mitocondrială transportă la atomii de hidrogen shnyuyu secundare produse în ciclul Krebs, ori-app dy merge înapoi (în matricea mitocondria) pentru noua lor porție. O dată pe partea exterioară a membranei, atomii de hidrogen sunt oxidați (prin, da electronii lor) sa încărcat pozitiv ioni H +. care se acumulează aici formează așa-numitul H + -rezervuar. Pe partea interioară a membranei se acumulează de asemenea ioni H +. Numai dorința lor de a configura o sursă NE-apă, a cărei cantitate suficientă este întotdeauna disponibil aici în starea de dez-sotsiirovannom: H2O → H + + OH -. Cu toate acestea, potențialul pozitiv al laturii interioare a membranei să fie întotdeauna mai mică decât N + - rezervor, deoarece ionii H +. care rezultă din disocierea apei, în mod constant conectat. Rezultată astfel timp-Ness potențialul electric pe fiecare parte a membranei interne a mitocondriei este indispensabilă pentru conversia energiei ionilor H + în ATP energie -rezervuara. Atunci când diferența de potențial este-a atins valoarea minimă H critică + rezistența ionilor câmpului electric al pro-talkivayutsya H + -rezervuara in interiorul mitocondriilor. Și, după cum ați fost out-cunoscut, membrana mitocondriale fiind suficient de permeabil pentru a dor de aceste ioni poate doar în zonele strict definite - în cazul în care acesta a construit o molecula de proteine enzime ATP-aza. catalizarea reacției de sinteză a ATP din ADP și acid fosforic, sunt disponibile în cantități suficiente. Structura spațială a acestor proteine prezența pref-lag de canale specifice pe care trec prin membarnu și ioni H +. În timpul acestei mișcări de ioni H + transfera energia lor, Koto-rai imediat consumat pentru sinteza ATP. Electronii, fostă parte a atomilor de hidrogen cu ajutorul unor molecule purtătoare de electroni, de asemenea, se deplasează pe exteriorul membranei în mitocondrie, pierde energia lor (este suficient pentru a construi o mică cantitate de ATP). Odată ajuns în matricea mitocondrială, ei sunt atașați la oxigen-mall kulam care, în timp ce încă mai leagă și ionii de H +. Xia găsi pe partea interioară a membranei, formând apa - unul dintre produsele finale ale respirației celulare: O2 + 4e - + 4H + → H 2 O.
Trebuie remarcat faptul că rolul oxigenului în aerobe dy Haniyeh și este de a fi acceptorul (receptor) al electronilor.
Funcționarea corectă a membranelor mitocondriale og importanta Romney a integrității lor. substanțe cunoscute, cum ar fi dinitrofenol, creșterea permeabilității lor, cum ar fi perforarea ei. Dacă membrana este perforat, cel puțin în procesul de respirație este încă adresarea, formează un ioni H +. a acestor ioni „scapă“ de la H + canale -rezervuara ocolind de enzime, unde energia este utilizată pentru a sintetiza ATP. Cage, obtinerea toate substantele nutritive necesare ea poate, cu toate acestea, ea literalmente muri de foame la moarte, pentru că nu va sintetiza Xia cantitate suficientă de ATP necesare pentru a se asigura de viață activitate. Dinitrofenol - un solid de culoare galbenă, care, la un moment dat a încercat să adauge la varietatea de produse din făină pentru a le face mai forma „sdobny“ este interzisă pentru uz medical în industria alimentară. Un astfel de transfer de desperechere H + și sinteza ATP apare uneori la animale și normal. În special, cele care hibernate Koto-secară, celule în cea mai mare parte din energia de tesut adipos brun, atunci când transferul H eliberat + ionilor. nu sunt consumate în sinteza ATP și producerea de căldură.
etape Ecuația de oxigen:
Total 2600 kJ de energie produsă în scindarea a două molecule de acid piruvic.
36ATF = 40 # 8729; 36 = 1440 kJ - 55% din această energie este stocată sub formă de ATP în celulă
Pasul biologic entitate oxigen - substanțe de clivaj complet înainte de produsele de descompunere finale și energie acumulare datorită sintezei ATP, în timp ce energia rămasă (45%) este disipată sub formă de căldură.
Ecuația totală a metabolismului energetic (disimilație):
Efectul total de energie 2800 kJ de energie. Astfel, 1520 kJ acumuleaza ca 38 molecule de ATP, sau aproximativ 55% din energia rezultată.
După separarea unei molecule de glucoză prin anaerob și respirație aerobă în cantitate de 38 molecule de ATP produse, iar 36 dintre ele sunt construite datorită aerob (oxigen) respirație. De aceea, respirația aerobă este mai productivă în comparație cu NYM anaerobă (glicoliza).
respirație aerobă este adesea comparat cu procesul de ardere, în care, de asemenea, este distrugerea substanțelor organice (de exemplu, substanțele care constitutivi ulei de lemn și m. P.) folosește de asemenea oxigen și pro ucts acestui proces sunt, de asemenea, apă și carbon de gaz. În plus, în timpul arderii, o cantitate mare de energie sub formă de lumină și căldură. Cu toate acestea, în timp ce acesta este eliberat atunci când arde imediat când respirație Ener-ogy eliberat treptat, în porțiuni mici, în timpul procesului, constând dintr-o serie de etape controlate. Acest lucru permite celulei să-și păstreze o parte din energia eliberată și depozitați-l sub formă de ATP, aceasta ar fi, desigur, imposibilă în cazul în care selecția proish-Dilo rapid din energie în timpul arderii sau o explozie.