• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Етапи вивільнення енергії в катаболічних шляхах обміну біомолекул

Пластичний обмін в організмі відбувається в декілька стадій. Синтез біологічно активних сполук починається з піровиноградної кислоти, ацетил–КоА, проміжних продуктів циклу лимонної кислоти. Із цих попередників утворюються різноманітні макромолекули. Перетворення білків, ліпідів і вуглеводів складають центральні метаболічні шляхи з великим потоком метаболітів. Окрім них, проходять інші метаболічні перетворення, при цьому утворюється менший об’єм метаболітів. Ці шляхи становлять вторинний метаболізм. Відбувається синтез коферментів, гормонів, медіаторів, пігментів.

Обмін речовин в організмі безперервно пов’язаний з обміном і перетворенням енергії. Обмін енергії включає процеси: звільнення, трансформації та використання енергії, яка утворюється при розпаді певних речовин в організмі. Кожна органічна речовина, яка входить до складу живої матерії, має запас потенціальної енергії, за рахунок якої може бути здійснена робота.

Речовини піддаються в організмі поступовому перетворенню і окисненню із вивільненням енергії, яка запасається в макроергічних зв`язках АТФ. Енергія заключена основним чином в електронах водню і її вивільнення можна розбити на три етапи (фази) (рис.2.1).

Рис.2.1. Схема загальних шляхів катаболізму біомолекул

Перший етап, підготовчий. В цій фазі високомолекулярні сполуки, які поступають із їжею, в травному тракті, а також у клітинах організму перетворюються на прості сполуки. На цьому етапі в основному діють ферменти гідролази і вивільняється приблизно до 1% енергії субстратів, яка розсіюється у вигляді тепла.

На другому етапі мономери розпадаються в клітинах тканин і органів на більш прості сполуки, такі як, наприклад, піровиноградна, лимонна, ізолимонна, α-кетоглутарова, янтарна, яблучна, оксалоацетатна, ацетатна кислоти, амінокислоти перетворюються на ацетил-КоА.

На цьому етапі в анаеробних умовах звільняється приблизно 25-30 % енергії вихідної речовини. Частина цієї енергії акумулюється у вигляді макроергічних зв`язків (субстратне фосфорилування), а частина розсіюється у вигляді тепла. Перетворення мономерів проходить в гіалоплазмі, а кінцеві реакції - в мітохондріях.

Третій етап - кінцевий розпад речовин до СО₂ і Н₂О з участю кисню із повним вивільненням енергії. Звільнений водень в складі своїх перенощиків під дією ферментів тканинного дихання розділяється на Н⁺ і електрон (ē). Електрон, переходить на більш низьку орбіталь кисню, активує його, з`єднується з протонами, утворює воду, а енергія, яка звільняється, акумулюється в молекулах АТФ. В утворенні цієї енергії приймає участь АДФ, фосфат та фермент АТФ -синтетаза.

Приблизно 70-80 % усієї енергії хімічних сполук виділяється в цій фазі. Всі реакції цієї фази локалізовані в мітохондріях.

2.4. Основні високоенергетичні сполуки. Центральна роль АТФ в біоенергетиці

У людини і тварин основними макроергічними сполуками є фосфор- і сірковмісні речовини. Одним із представників є АТФ:

Енергія виділена при гідролізі одного макроергічного зв`язку АТФ, в залежності від локалізації може змінюватися від 40 до 60 кДж/моль, в середньому прийнято рахувати, що вона дорівнює 50 кДж/моль. АТФ є термодинамічно нестійкою молекулою і при гідролізі утворюється АДФ або АМФ і залишки фосфатів.

АТФ забезпечує енергією практично всі процеси життєдіяльності організму. До макроергічних сполук відносяться ГТФ, ЦТФ, УТФ ТТФ.

Основний шлях синтезу АТФ - це біологічне окиснення, спряжене з процесом фосфорилування, що проходить в мітохондріях.

Другий шлях синтезу АТФ із АДФ - субстратне фосфорилування, яке локалізоване в цитоплазмі. Енергія цього процесу разом із залишком фосфорної кислоти переноситься на АДФ з утворенням АТФ. В процесі субстратного фосфорилування використовуються високоергічні сполуки – 2-фосфоенолпіровиноградна кислота, 1,3-дифосфогліцеринова кислота і креатинфосфат.

Крім фосфатних похідних, є тіоефірні сполуки, які мають макроенергічні зв`язки, що утворюються в процесі активації молекул різних кислот, в тому числі оцтової кислоти при участі коферменту ацетилювання, який позначається КоА-SН (КоА-кофермент ацетилювання, а SH - функціональна група).

Ацетил-КоА включається в цикл Кребса. При розриві тіоефірного зв`язку виділяється в середньому 33,6 кДж/моль енергії.

Читайте також:

1. III. Етапи розробки програмного забезпечення
2. III. За виділенням або поглинанням енергії
3. IV. Критерій питомої потенціальної енергії деформації формозміни
4. АДАПТАЦІЯ ОБМІНУ РЕЧОВИН ДО М'ЯЗОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
5. Альтернативні види палива та електроенергії
6. Американський стандартний код для обміну інформацією ASCII.
7. Асортиментний процес включає три основних етапи: концентрацію, кастомізацію і розсіювання.
8. Аудит фінансово-господарської діяльності бюджетних установ включає три етапи.
9. Бізнес-моделювання в системі управління розвитком підприємства. Поняття та етапи формування бізнес-моделі
10. Буфер обміну — це тимчасове місце зберігання інформації, яку було скопійовано або переміщено з одного місця з метою використання в іншому.
11. Бюджетний процес, його поняття і складові етапи
12. В процесі читання виділіть маркером або підкресліть шляхи передачі теплової енергії.

Переглядів: 2328