І ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ В КЛІТИНАХ

ОБМІН РЕЧОВИН

І ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ

ОБМІН РЕЧОВИН

Вивчаючи цю тему, ви довідаєтеся:

- про особливості біохімічних процесів, що відбуваються в організмах і окремих клітинах;

- про реакції енергетичного й пластичного обміну і їхньому значенні для життєдіяльності організмів.

Згадаєте! Що таке обмін речовин і перетворення енергії? Що таке нуклеотид?

Загальна характеристика обміну речовин. Існування живих організмів можливо тільки завдяки надходженню в них живильних речовин з навколишнього середовища, їхньому перетворенню й виведенню з організму продуктів життєдіяльності. Сукупність цих процесів називається обміном речовин, або метаболізмом (від греч. метаболе - зміна).

Процеси, пов'язані з поглинанням з навколишнього середовища, засвоєнням і нагромадженням речовин, використовуваних для синтезу необхідних організму з'єднань, називають асиміляцією (від лат. ассимилятио - уподібнення, ототожнення). Сукупність реакцій синтезу, що забезпечують розвиток клітин і відновлення їхнього хімічного складу, називають пластичним обміном.

Процеси обміну речовин, які приводять до розпаду певних з'єднань, називаються дисиміляцією (від лат. дис -приставка, що означає порушення, і ассимилятио). Таким чином, асиміляція й дисиміляція - це дві взаємозалежні сторони єдиного процесу обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах.

Процеси асиміляції не завжди врівноважені процесами дисиміляції. Так, в організмах, що розвиваються, переважають процеси асиміляції. Завдяки цьому забезпечується нагромадження речовин і ріст організмів. При інтенсивній фізичній роботі, недоліку живильних речовин або старінні переважають процеси дисиміляції. Якщо втрату маси й енергії (при недоліку живильних речовин) не компенсувати посиленим харчуванням, то відбувається поступове виснаження, що приводить зрештою до загибелі організму.

Обмін речовин неможливий без відповідних перетворень енергії. У процесі життєдіяльності організми поглинають із навколишнього середовища енергію в певних формах, а потім

повертають туди її еквівалентна кількість, але вже в інших формах. Сукупність реакцій розщеплення складних з'єднань, що супроводжуються виділенням енергії, називають енергетичним обміном.

Для живих організмів Землі основним джерелом енергії є сонячне світло, завдяки якому прямо або побічно задовольняються їхні енергетичні потреби. Організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, називають автотрофами (від греч. аутос - сам і трофе - їжа). Одні з них використають для синтезу енергію світла - це фототрофы (від греч. фотоз - світло). Фототрофные організми безпосередньо поглинають сонячну енергію й використають неї для забезпечення процесів життєдіяльності або ж акумулюють її у вигляді хімічних зв'язків синтезованих з'єднань. Інші організми для цього використають енергію, що звільняється в ході хімічних реакцій - це хемотрофы (від греч. хемейа - хімія).

Тварини, гриби й більшість прокаріотів належать до ге-теротрофам (від греч. гетерос - іншої). Джерелом енергії для них є органічні речовини, синтезовані іншими організмами (живі істоти, їхні залишки або продукти життєдіяльності), які вони одержують із їжею.

У біологічних системах енергія існує в різних формах, здатних перетворюватися одна в іншу, тому що використається в організмі для забезпечення різних процесів: хімічних (переважно реакцій біохімічного синтезу), механічних (скорочення м'язів, руху мікроорганізмів), електричних (проходження нервового імпульсу по нервовому волокну), теплових (підтримка певної температури тіла), світлових (перетворення енергії хімічних зв'язків в енергію світіння в деяких мікроорганізмів, комах, глибоководних риб і ін.).

Аденозинтрифосфорная кислота і її роль у біоенергетичних процесах. У ході реакцій енергетичного обміну частина енергії розсіюється у вигляді тепла, а частина - запасається у высокоэнергетических (макроэргических) хімічних зв'язках певних органічних сполук. Таким універсальним з'єднанням є аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).Молекула АТФ - це нуклеотид, що складається із залишків азотистої підстави (аденина), вуглеводу (рибозы) і трьох залишків фосфорної кислоти (мал. 23).

Якщо при дії відповідного ферменту (А ТФ-азы) від молекули АТФ отщепляется один залишок фосфорної кислоти, то АТФ перетворюється в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) і при цьому звільняється приблизно 42 кдж енергії; якщо два залишки фосфорної кислоти, то утвориться аденозинмонофос-форная кислота (АМФ), і звільняється до 84 кдж енергії. Молекула АМФ може розщеплюватися далі.

Таким чином, під час розщеплення АТФ виділяється велика кількість енергії, використовуваної для синтезу необхідних організму з'єднань, підтримки певної температури тіла й ін. функцій. Крім того, частина звільняє энергии, що, іде на синтез самої АТФ із АДФ або АМФ і молекул фосфор-аой кислоти, при цьому між залишками фосфорної кислоти в молекулах АДФ або АТФ виникають макроэргические зв'язку. Тому молекула АТФ служить універсальним хімічним акумулятором енергії в клітинах.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Які процеси називають асиміляцією й дисиміляцією? 2. Що таке пластичний і енергетичний обмін? 3. Які організми називають автотрофами, гетеротрофами, фототрофами, хе-мотрофами? 4. Яка структура молекули АТФ? 5. Яка роль АТФ в енергетичному обміні клітин?

Подумайте! Чому асиміляція й дисиміляція - дві сторони єдиного процесу обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах?