Астында метаболизмом түсінеді үнемі жүріп жатқан жасушаларында тірі организмдердің зат және қуат алмасу. Бір қосылыстар орындап, өз функциясын айналады қажет емес, басқа да күнделікті қажеттілігі туындайды. Әр түрлі процестерде метаболизмнің қарапайым заттардың қатысуымен ферменттер синтезделінеді жоғары молекулалы қосылыстар, өз кезегінде күрделі молекулалардың расщепляются неғұрлым қарапайым.

Реакция биологиялық синтез деп аталады анаболическими (грек. anabole көтеру), ал олардың жиынтығы клеткадағы — анаболизмом, немесе пластикалық алмасуға (грек. plastos вылепленный құрылған).

Клеткадағы өтетін көптеген процестерді синтездеу: липидтердің эндоплазматической желісін, белоктар арналған рибосомах, полисахаридтердің Гольджи кешенінде эукариот және цитоплазме прокариот, көмірсу пластидах өсімдіктер. Құрылымы синтезируемых макромолекулалардың ие түрлік және жеке спецификалы. Жинағы тән жасушалар заттардың реттілігіне сәйкес келеді нуклеотидтердің ДНҚ құрайтын генотип. Қамтамасыз ету үшін, реакция синтез торда талап елеулі шығындар энергия кезінде алынатын расщеплении заттар.

Реакциялар жиынтығы ажырату күрделі молекулалардың қарапайым деп аталады катаболизмінің (грек. katabole бұзылуы), немесе энергетикалық алмасу. Мысалдар мұндай реакциялар болып табылады расщепление липидтердің, полисахаридтердің, белоктардың және нуклеин қышқылдарының лизосомах, сондай-ақ қарапайым көмірсулар мен май қышқылдарының митохондриях.

Нәтижесінде процестерді катаболизмінің босатылып, энергия. Елеулі оның бір бөлігі запасается түрінде высокоэнергетичных химиялық байланыстар АТФ. Қорлар АТФ мүмкіндік береді ағзаға тез және тиімді қамтамасыз әр түрлі тіршілік процестеріне.

Молекулалар белоктар жұмыс істейді организмде бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін. Осы кезеңде оларда жиналады бұзу, және белоктар үшін жарамсыз болып қалады өз функцияларын орындау. Олар расщепляются және ауыстырылады жаңадан синтезируемые. Талап тұрақты жаңарту және өздері клеткалық құрылымын.

Пластикалық және энергетикалық алмасу тығыз байланысты. Процестер ыдырату жүзеге асырады энергетикалық қамтамасыз ету процестерінің синтез, сондай-ақ жеткізеді үшін қажетті синтездеу құрылыс заттар. Дұрыс зат алмасуды қолдайды тұрақтылығы, химиялық құрамы, биологиялық жүйелер, олардың ішкі ортаны. Қабілеті организмдер сақтауға ішкі параметрлері өзгеріссіз деп аталады гомеостаза. Процестер метаболизм орын сәйкес генетикалық бағдарламасына жасушалар іске асыра отырып, оның наследственную ақпарат.

Энергетикалық алмасу және торда. АТФ синтезі

Адам және жануарлар алады энергиясы есебінен тотығу органикалық қосылыстар түсетін азық-түлік. Биологиялық тотығу заттар — бұл, шын мәнінде, баяу жануы. Соңғы жану өнімдері отын (целлюлоза) — көмір қышқыл газы және су. Толық тотығу органикалық заттар (көмірсулар мен липидтердің) жасушаларында жүреді, сондай-ақ су және көмірқышқыл газ. Айырмашылығы жану процесі, биологиялық тотығу біртіндеп жүреді. Высвобождающаяся энергия, сондай-ақ бірте-бірте запасается түріндегі химиялық байланыстар синтезируемых қосылыстар. Кейбір оның бір бөлігі рассеивается жасушаларында қолдай отырып, қажетті тыныс-тіршілігі үшін температура.

Синтезі АТФ жүреді, негізінен митохондриях (өсімдіктер мен хлоропластах) қамтамасыз етіледі негізінен энергиясымен, бөлінетін кезде расщеплении глюкоза емес, пайдаланылуы мүмкін және басқа да қарапайым органикалық қосындылар — қанттар, май қышқылдары және т. б

Гликолиз. Процесті ыдырату глюкоза тірі организмдердегі деп аталады гликолиз (грек. glykys тәтті + lysis расщепление). Қарастырайық оның негізгі кезеңдері.

Бірінші, алдын-ала кезеңдері лизосомах жүреді білімі қарапайым органикалық молекулалардың жолымен ыдырату ди – және полисахаридтердің. Выделяющееся бұл энергия аз мөлшерін рассеивается түрінде жылу.

Екінші кезең гликолиз жүреді цитоплазме қатысуынсыз оттегі және анаэробты деп аталады (бескислородным — грек. ana + aer-ауа) гликолизом — толық емес окислением глюкоза қатысуынсыз оттегі.

Бескислородный гликолиз білдіреді күрделі көп сатылы процесс он тізбекті реакциялар. Әрбір реакция жылдамдатылады арнайы ферментом. Нәтижесінде глюкоза расщепляется дейін пирожүзім қышқылының (СКҚ):

С6Н12О6(глюкоза) + 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С3Н4О3(СКҚ) + 2АТФ + 2Н2О

Глюкоза бұл процесте ғана емес, расщепляется, бірақ тотығады (жоғалтады сутегі атомдары). Бұлшық ет) – адам мен жануарлардың екі молекулалар СКҚ ала отырып, сутегі атомдары қалпына келтіріледі сүт қышқылы С3Н6О3. Осы өніммен аяқталады гликолиз бар сүт қышқылды бактериялар мен саңырауқұлақтар, қолданылатын дайындау үшін қышқыл сүт, ұйыған сүтті, айран, сондай-ақ силосовании жемшөп мал шаруашылығы. Процесі айналдыру СКҚ жасушаларында микроорганизмдердің өсімдіктер мен тұрақты ақырғы өнімдері деп атайды брожением.

Мысалы, ашытқы саңырауқұлақтар расщепляют СКҚ этил спирті және көмір қышқыл газы. Бұл процесс, деп аталатын спиртовым брожением дайындау үшін пайдаланылады квас, сыра және шарап. Ашу басқа микроорганизмдердің аяқталады білімі бар ацетон, сірке қышқылы және т. б.

Басты нәтижесі анаэробты гликолиз барлық организмдер болып табылады білім беру екі молекуласы АТФ. Высвобождающаяся кезінде расщеплении глюкоза энергия салыстырмалы түрде көп емес — 200 кДж/моль. Высокоэнергетичные байланыс АТФ запасают 40% осы шамалар. Қалған 60% сейіледі түріндегі жылу. Негізгі шығу энергиясы мен молекулалардың АТФ жүреді, үшінші, кислородном кезеңде гликолиз, атты тәрбие іс-шара тағы аэробным тыныс алу.

Оттегі гликолиз. Жеткілікті саны болған кезде оттегі одан әрі процесін ажырату СКҚ жүреді екен цитоплазме, митохондриях, және қамтиды бірнеше ондаған тізбекті реакциялар, олардың әрқайсысы қызмет көрсететін өзінің кешенімен ферменттер.

Молекулалар СКҚ әсерінен ферменттер (және кофермент НАД — никотинамидадениндинуклеотида) кезең-кезеңмен окисляются әуелі дейін сірке қышқылы, содан кейін, деп аталатын Кребс циклінде (немесе үшкарбон), көмірқышқыл газ және су (баяу жануы). “Тотығу процесінде түзілетін күрделі молекулалық қосылыстар қосылған, олар сутегі атомдарымен. Молекулалар-переносчики подхватывают және тиекті электрондар осы атомдар бойынша ұзын тізбегінің ферменттер бір басқа. Әрбір қадамда электрондар енеді тотығу-тотықсыздану реакциялары және отдают күш-қуатын, сөз орнын ауыстыру, протондар сыртқы жағына ішкі мембраналар митохондрии.

Нәтижесінде қалған протоны және тасымалданған электрондар көрсетіледі әр түрлі жақтарында ішкі мембраналар. “Мембране құрылады потенциялдар айырымы.

Фермент, синтезирующий АТФ (АТФ-синтетаза), кіріктірілген ішкі мембранасы бойынша оның барлық қалыңдығы. Бұл фермент бар бөлімінде: шағын каналец молекулалық құрылымы. Жинаған кезде ” мембране потенциалдар айырымы шамамен 200 мВ иондары Н+ бастайды протискиваться арқылы каналец молекуласындағы АТФ-синтетазы. Процесінде белсенді иондар жылжыту арқылы фермент синтезі жүреді АТФ бірі АДФ қатысуымен фосфор қышқылы.

Химиялық реакцияларда оттегі гликолиз босатылады энергиясын үлкен — 2600 кДж/моль. Елеулі оның бір бөлігі (55%) запасается ” высокоэнергетичных байланыстар түзілетін молекулалардың АТФ. Қалған 45% сейіледі түріндегі жылу (сондықтан, кезінде физикалық жұмыс бізге ыстық). Қорытынды теңдеуі оттегі сатылары мынадай:

2С3Н6О3(молочн.қышқыл) + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ = 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

Осылайша, оттегі расщепление күрт тиімділігін арттырады энергетикалық алмасу және негізгі рөл атқарады шоғырландыру энергиясы. Егер гликолиз қатысуынсыз оттегі береді тек 2 молекула АТФ, онда оттегі гликолиз қамтамасыз етеді синтезі 36 молекуласы АТФ. Нәтижесінде, толық циклда гликолиз әрбір молекула бар глюкоза түзіледі 38 молекуласы АТФ.

Кезінде орташа тәуліктік энергетикалық шығындар 10 мың кДж адам ағзасында күн сайын синтезируется шамамен 170 кг АТФ, ал бар барлығы 50 г АТФ, демек, қалпына келтіру запастағы жүреді жиілігі 3400 рет!

Қарқынды дене жұмысы жасушалары ағзаның үлгермейді насытиться оттегімен және расщепление глюкоза шектеледі бескислородным гликолизом. Нәтижесінде тез жинақталады, сүт қышқылы — уытты үшін жүйке және бұлшық жасушаларының біріктіру (еске бұлшық еттердің ауыруы кейін ауыр жұмыс). Пайда болуы сүт қышқылы қозғайды тыныс алу орталығы және бізді қарқынды дем. Тері оттегімен қанығуы мүмкіндік береді ағзаға жаңарту процесі оттекті ажырату қамтамасыз ететін қажетті саны энергиясы түрінде молекуласы АТФ. Басталады “екінші тыныс”. Гепардам кейін қарқынды жүгіру қажет ұзақ демалыс, кейде олар көрсетеді емес, қорғауға қабілетті өз өндіруге желтоқсандағы кем күшті жыртқыш. Үлкен жылдамдықты қалпына келтіру оттегі қорын, ал үздік приспособленности – ұзақ бұлшық ет белсенділігі артықшылығы көптеген ұсақ жануарлар.

Митохондрии қабілетті пайдалануға синтездеу үшін АТФ ғана емес, расщепление глюкоза. Олардың матриксе ұсталады, сондай-ақ ферменттер, расщепляющие май қышқылдары. Ерекшелігі бұл цикл болып табылады үлкен энергетикалық шығуы — 51 молекуласы АТФ әрбір молекула бар майлы қышқылы. Кездейсоқ емес аюлар және басқа да жануарлар, впадая бұл азаю себептері, запасают дәл майлар. Бір қызығы бөлігі запасаемого май бар, оларда қоңыр түсі. Мұндай май жасушалары құрамында көптеген митохондриялар ерекше құрылыстар: олардың ішкі мембраналар тігіледі ұяшық. Сутегі иондары еркін өтеді, осы арқылы тері тесігін, және синтезі АТФ жасушаларында қоңыр май болмайды. Барлық энергия, освобождающаяся процесінде оттекті ажырату май қышқылдарының түрінде бөлінеді, үлкен жылу мөлшерін согревающего кезінде жануарлардың ұзақ қысқы ұйқыдан оянады.