Обмен веществ и энергии в клетке

Этапы обмена веществ:

I. Этап – Расщепление питательных веществ до мономеров под действием ферментов.

II. Этап – Кровь транспортирует простые вещества (мономеры) в клетки организма

III. Этап – Процессы взаимообмена: синтез сложных веществ используемых для обновления организма, распад веществ с получением энергии.

IV. Этап – Вывод продуктов обмена из организма.

 

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН (катаболизм)

распад сложных органических веществ с выделением энергии

ДЫХАНИЕ

(биологическое окисление)

Этапы	Место протекания	Процессы	Энергетический эффект
Подготовительный	Органы пищеварения; лизосомы клетки	Расщепление белков до аминокислот; углеводов до глюкозы, жиров до глицерина и жирных кислот	АТФ = 0 Только тепловая энергия
Анаэробный (бескислородный)	На внутренней стороне мембраны в цитоплазме клетки	Расщепление глюкозы на 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). Если кислорода в клетке нет (или мало), то глюкоза расщепляется до 2 молекул молочной кислоты.	2 АТФ
Аэробный (кислородный)	Матрикс митохондрий	Цикл Кребса (цикл образования лимонной кислоты) – расщепление ПВК или молочной кислоты до углекислого газа и 4 молекул НАД· Н (переносчики протонов водорода)	36 АТФ
Внутренняя мембрана митохондрий	Цепь переноса электронов. При участии кислорода идет синтез АТФ и образование воды.
Примечание	Все этапы дыхания протекают при участии ферментов

 

Основоположники учения о дыхании (1777г) – М.В. Ломоносов, А.Л. Лавуазье.

Установили сходство и различия между дыханием и горением

 

Признаки	Горение	Дыхание
Различия	Протекает при очень высоких t	Протекает при t = + 36 – 37. °С
Энергия выделяется в виде тепла	Энергия выделяется в виде АТФ
Энергия выделяется сразу вся	Энергия выделяется постепенно
Наличие воды противопоказано	Необходима вода
Сходство	Процессы окисления (взаимодействия веществ с кислородом)

Брожение – процесс получения энергии за счёт разложения глюкозы при отсутствии или недостатке кислорода. Разновидности брожения: молочно – кислое, спиртовое, уксуснокислое, маслянокислое. Характерно бактериям и дрожжам

 

 

ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН (анаболизм)

синтез сложных органических веществ из простых с потреблением энергии

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

Этапы биосинтеза:

1. Транскрипция – синтез и – РНК по матрице ДНК

- Место протекания – ядро, содержащее ДНК, хранители наследственной информации. ДНК состоят из генов.

- Ген – участок ДНК, несущий информацию о структуре одного белка.

- Информация о структуре белка записана в генах ДНК в виде генетического кода.

Генетический код - последовательность кодонов ДНК шифрующих последовательность аминокислот в белке.

Кодон – три нуклеотида шифрующие одну аминокислоту

- При транскрипции синтезируется РНК комплементарная определённому гену ДНК. Эта РНК содержатся участки не несущие информацию о белке

(интроны) и участки с информацией о белке (экзоны).

- Трансляция заканчивается спайсингом - вырезание интронов и сшивание экзонов собразованием и – РНК. Для защиты молекулы РНК от расщепляющих ферментов ей на правый конец (головку) прикрепляется гуанозин, а на левый конец (хвостик) цепь из нуклеотидов аденина. Такая и - РНК называется информосомой. Открыл информосому казахский ученый М.А. Айтхожин.

 

1. Трансляция – синтез белка по матрице и – РНК

Место протекания – рибосомы.

Этапы трансляции:

1. ИНИЦИАЦИЯ – начало синтеза белка (полипептидной цепи)

т – РНК с помощью ферментов присоединяют к себе соответствующую аминокислоту и транспортируют её в малую часть рибосом

2. ЭЛОНГАЦИЯ – удлинение полипептидной цепи.

Если антикодон т – РНК соответствует (комплементарен) кодону и – РНК, то аминокислота остаётся в большой части рибосомы и присоединяется к полипептидной цепи, а т – РНК идёт в гиалоплазму за следующей аминокислотой. Рибосома последовательно продвигается вдоль и – РНК.

3. ТЕРМИНАЦИЯ – завершение синтеза белка.

При достижении рибосомы правого конца и – РНК содержащего знаки препинания (кодоны УАА, УАГ, УГА) полипептид (белковая молекула) отрывается от рибосомы, приобретая вторичную и третичную структуры попадает в полость ЭПС.

 

Полирибосома – несколько рибосом нанизанных на одну и – РНК.

1961 год Ф. Жакоб, А. Львов, Ж. Моно экспериментально определили механизм биосинтеза белка

Синтез белка идёт особенно интенсивно в молодом растущем организме.

 

 

ФОТОСИНТЕЗ