Загальна характеристика обміну речовин. Енергетичний обмін та його етапи. Синтез АТФ.

Живі організми існують тому, що постійно:

а) в них надходять поживні речовини із навколишнього середовища;

б) ці речовини перетворюються в організмі;

в) виводяться з організму продукти життєдіяльності.

Сукупність всіх цих процесів називається обмін речовин (метаболізм).

1. Процеси поглинання із довкілля, засвоєння і накопичення хімічних речовин, які необхідні для утворення сполук, необхідних організму, називаються асиміляцією (біосинтезом).

У кожній живій клітині здійснюється величезна кількість хімічних реакцій. Всі вони відбуваються організовано і упорядковано. Кожна реакція відбувається у конкретно визначеному місці і за участю ферментів – каталізаторів, які розміщені на мембранах мітохондрій та ЕПС.

2. Розрізняють 2 типи реакцій у клітині:

І-ший тип – реакції синтезу білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот, тобто асиміляція.

ІІ-ий тип: - реакція розщеплення складних органічних речовин до менш складних сполук (СО₂ і Н₂О), які супроводжуються виділенням енергії – дисиміляція.

3. Сукупність реакцій біосинтезу називають пластичним обміном.

4. Сукупність реакцій розщеплення, що забезпечують клітину енергією, називають енергетичним обміном.

5. енергетичний та пластичний обміни тісно пов’язані між собою та зовнішнім середовищем і в єдності становлять обмін речовин і енергії в кожній клітині і в організмі в цілому.

Процеси асиміляції не завжди врівноважені з процесами дисиміляції. Так, в організмах, що розвиваються, переважає асиміляція (накопичуються речовини і росте організм).

При інтенсивній фізичній роботі, нестачі поживних речовин та старінні переважають процеси дисиміляції.

Для живих організмів Землі основним джерелом енергії є сонячне світло.

6. Організми, здатні утворювати органічні сполуки з неорганічних називаються автотрофами.

7. Організми, що використовують для утворення органічних сполук з неорганічних енергію світла називають фототрофами (зелені рослини, ціанобактерії).

8. Організми, що використовують для утворення органічних речовин із неорганічних енергію хімічних реакцій називають хемотрофами. (сіркобактерії, залізобактерії).

9. Організми, що використовують для утворення своїх органічних речовин органічні речовини, утворені іншими організмами (живі організми, їх рештки, продукти життєдіяльності), які вони одержують з їжею, називають гетеротрофами.

10. Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:

а) підготовчий.

б) безкисневий (анаеробне дихання)

в) кисневий (аеробне дихання).

11. Найважливішим на безкисневому етапі енергетичного обміну є розщеплення в клітинах молекулглюкози шляхом гліколізу на дві молекули піровиноградної (С₃Н₄О₃) або молочної кислоти (С₃Н₆О₃) у м’язових клітинах:

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ ®2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів, фосфорна кислота і АДФ.

Під чол гліколізу виділяється» 200 кДж енергії. 84 кДж використовується на синтез 2^х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти.

Значення гліколізу: організм дістає енергію в умовах дефіциту кисню.

Спиртове бродіння – це один тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на 2 молекули етилового спирту

(С₂Н₅ОН) та 2 молекули вуглекислого газу (СО₂)

С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃РО₄ + 2АДФ = 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 2АТФ + 2Н₂О

Молочнокисле (молочне) бродіння – вид безкисневого бродіння.

12. Після завершення гліколізу настає друга стадія – кисневе розщеплення.

13. Процес кисневого розщеплення описується рівнянням:

2С₃Н₆О₃ + 6О₂ + 36АДФ + 36Н₃РО₄ ® 36АТФ + 6СО₂ + 42Н₂О

Це ® дихання

При цьому виділяється енергія (2600 кДж) частина якої розсіюється у вигляді тепла (45%), 55% перетворюється в енергію хімічних зв’язків АТФ (1440 кДж).

14. Сумарне рівняння повного розщепленняглюкози записується так:

Це ® процес дихання.

Процеси надходження в організм із зовнішнього середовища кисню, використання його клітинами і тканинами для окислення органічних речовин і виділення з організму вуглекислого газу називається диханням.

Порівняння вивільненої енергії та кінцевих продуктів при спиртовому бродінні і диханні.

Висновки:

1. Для синтезу АТФ у процесі гліколізу не потрібні мембрани. Він відбувається і в пробірці, якщо є всі ферменти і субстрати.

2. Для кисневого процесу потрібні мітохондріальні мембрани.

3. Розщеплення 1 молекули глюкози до оксиду вуглецю і води забезпечує синтез 38 молекул АТФ.

(у безкисневій стадії утворюються 2 молекули АТФ, а у кисневій – 36 молекул АТФ).

4. Коли недостача кисню, або пошкодження мітохондри, то клітина, щоб дістати необхідну для життя кількість АТФ використовує безкисневий процес. Для цього їй потрібно в 20 разів більше глюкози, ніж у нормі.

Процес виділення з організму продуктів обміну називають екскреція. Кінцевими продуктами розщеплення вуглеводів і жирів є СО₂ і Н₂О, які виводяться з організму.

ІІ. Закріплення знань.

ІІІ. Домашнє завдання.

Схема процесів перетворення речовин і енергії.

Енергетичні потреби організму

15. Організм витрачає енергію у 2^х напрямках:

І – на забезпечення процесів життєдільності в умовах фізіологічного спокою;

ІІ – на виконання різних видів фізичної роботи.

16. Для підтримання життєдіяльності організму необхідна значна кількість енергії. Для людини віком 20 років і вагою 70 кг необхідно 1700 ккал (7140 кДж) на добу. (при фізіологічному спокої) На виконання фізичної роботи ще додатково витрачає людина 4200-5040 кДж енергії на добу.

Таблиця

Добові витрати енергії у людей різних процесі