Principala sursă de energie în organismele vii este soarele. Energia adusă de cuante de lumină (fotoni) absorbită de clorofilă pigment conținut în cloroplaste de frunze verzi și stocate ca energie chimică în diferite substanțe nutritive.
Toate celulele și organismele pot fi împărțite în două clase principale, în funcție de ceea ce sursa de energie pe care o folosesc. La început, numit autotrofe (plante verzi), CO2 și H2O sunt convertite în procesul de fotosinteză in molecule de glucoza organice elementare care sunt construite și molecule apoi mai complexe.
Celulele din clasa a doua, numite heterotrofe (celule animale), primesc energie din diferite substanțe nutritive (carbohidrați, grăsimi și proteine) sintetizate de organismele autotrofice. Energia conținută în aceste molecule organice este eliberată în principal prin combinarea lor cu oxigenul în aer (de ex. Oxidarea) într-un proces numit respirație aerobă. Acest ciclu energetic în organismele heterotrofice este completat prin eliberarea de CO2 și H2O.
respirația celulară - este oxidarea substanțelor organice, ceea ce duce la producerea de energie chimică (ATP). Majoritatea celulelor utilizează în principal carbohidrați. Polizaharidele sunt implicate în procesul de respirație numai după ce sunt hidrolizate la monoskharidov: amidon, glucoză (în plante), glicogen (animal).
Grăsimile constituie "prima rezervă" și sunt puse în funcțiune în principal atunci când alimentarea cu carbohidrați este epuizată. Cu toate acestea, în celulele musculaturii scheletice, în prezența acizilor grași și glucozei, se preferă acizii grași. Deoarece proteinele îndeplinesc o serie de alte funcții importante, ele sunt utilizate numai după ce toate depozitele de carbohidrați și grăsimi au fost consumate, de exemplu, cu foamete prelungite.
Etapele schimbului de energie: Un singur proces de schimb de energie poate fi împărțit condiționat în trei etape consecutive:
Primul dintre ele este pregătitor. In acest stadiu, cu greutate substanțe organice moleculare în citoplasmă prin acțiunea enzimelor adecvate sunt descompuse în molecule mai mici: proteine - pentru aminoacizi, polizaharide (amidon, glicogen) - în monozaharide (glucoza), grăsimi - glicerină și acizi grași, acizi nucleici - pentru nucleotide și t .D. În această etapă, se eliberează o cantitate mică de energie, care este disipată sub formă de căldură.
A doua etapă este anoxică sau incompletă. Formată în substanțele de fază pregătitoare - glucoză, aminoacizi, etc. -. Sunt în continuare dezintegrarea enzimatică fără acces de oxigen. Un exemplu este oxidarea enzimatică a glucozei (glicoliza), care este una dintre principalele surse de energie pentru toate celulele vii. Glycolysis - proces în mai multe etape de glucoza divizare sub anaerob (liberi de oxigen) condiții piruvic acidului (PVK), și apoi la lactic, acetic, acidul butiric, sau alcoolul etilic, originar din citoplasmă. Purtătorul de electroni și protoni în aceste reacții redox servește dinucleotid nicotinamid (NAD) și forma sa redusă NAD * H. Produsele din glicolizei sunt acidul piruvic, hidrogen sub formă de NAD H și • energia sub formă de ATP.
Cu diferite tipuri de fermentație, soarta viitoare a produselor de glicoliză este diferită. În celulele animalelor și numeroasele bacterii, PVK este redus la acidul lactic. Cunoscută pentru toată fermentația lactică (atunci când se scoate lapte, se formează smântână, kefir etc.) este cauzată de ciuperci și bacterii din acidul lactic.
În fermentația alcoolică, produsele de glicoliză sunt alcool etilic și CO2. În alte microorganisme, produsele de fermentare pot fi alcool butilic, acetonă, acid acetic etc.
În cursul scindării anoxice, o parte din energia eliberată este disipată sub formă de căldură, iar unele sunt acumulate în molecule ATP.
A treia etapă a schimbului de energie este etapa de descompunere a oxigenului. sau respirație aerobă, are loc în mitocondrii. În această etapă, enzimele care pot purta electroni joacă un rol important în procesul de oxidare. Structuri care asigură trecerea celei de-a treia etape, numită lanțul transportului de electroni. În lanțul de transfer de electroni, moleculele-purtători de energie, care au primit o sarcină de energie în a doua etapă de oxidare a glucozei, intră. Electronii din molecule - purtători de energie, ca în etape, se deplasează de-a lungul legăturilor de lanț de la un nivel de energie mai ridicat la unul mai mic. Energia eliberatoare este folosită pentru încărcarea moleculelor ATP. Electronii moleculelor - purtători de energie, care au dat energie pentru a "încărca" ATP, se combină în cele din urmă cu oxigenul. Ca urmare, se formează apă. În lanțul de transfer de electroni, oxigenul este ultimul receptor de electroni. Astfel, oxigenul este necesar tuturor ființelor vii ca receptor de electroni suprem. Oxigenul oferă o diferență potențială în lanțul de transfer de electroni și, așa cum este, atrage electronii de la nivelurile ridicate de energie ale moleculelor-purtători de energie la nivelul lor de energie scăzută. Pe parcurs, se produce sinteza moleculelor ATP bogate în energie.