Основные особенности метаболических процессов живых организмов.

Обмен веществ (метаболизм) живой клетки - это совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой. Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных, одновременно протекающих потоков реакций - катаболических (катаболизм, диссимиляция) и анаболических (анаболизм, ассимиляция).

Катаболизм (диссимиляция) – это процесс расщепления крупных молекул – углеводов, липидов, белков до простых соединений, происходящий в результате гидролитических реакций и окисления. В ходе расщепления крупных органических молекул до простых соединений выделяется энергия, которая запасается главным образом в богатых энергией фосфатных связях молекул АТФа также других макроэргических (богатых энергией) соединений.

Анаболизм (ассимиляция) – это ферментативный синтез сложных молекул из простых молекул-предшественников Автотрофные организмы (зелёные растения и некоторые бактерии) могут осуществлять первичный синтез органических соединений из СО₂ с использованием энергии солнечного света (фотосинтез) или энергии окисления неорганических веществ. Гетеротрофы синтезируют органические соединения только за счёт энергии и продуктов, образующихся в результате катаболических превращений.

Роль атф в обменных процессах.

АТФ находится в центре обменных процессов в клетке, являясь связующим звеном между реакциями биологического синтеза и распада. АТФ в клетке играет роль универсального биологического аккумулятора энергии. В двух химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия, которая освобождается при отщеплении фосфатной группы:

АТФ+Н₂О → АДФ + Фн + Е, где Е = 31,0 КДж/моль.

АДФ+Н₂О → АМФ + Фн + Е = где 31,9 КДж/моль.

где Фн – остаток фосфорной к-ты (фосфатная группа), Е – энергия (31 кДж/моль).

В ходе гидролиза АТФ выделяется энергия, необходимая для различных процессов жизнедеятельности, а в процессе фосфорилирования АТФ вновь аккумулирует в себе энергию.

АДФ + Фн + Е→ АТФ+Н₂О, где Е – энергия света (в процессе фотосинтеза) и энергия химическая органических веществ, распадающихся в процессе дыхания.

Энергию, высвобождающуюся при гидролизе АТФ, клетки используют для процессов биосинтеза, активного транспорта веществ, поддержания структуры клеточных мембран и др. процессов жизнедеятельности.

Биосинтез АТФ в живой клетке происходит путём фосфорилирования АДФ двумя путями.

• Мембранное фосфорилирование - протекает на мембранах, сопрягающих транспорт электронов по электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) и синтез АТФ с участием фермента АТФ-синтазы (фотофосфорилирование в хлоропластах и окислительное фосфорилированиев митохондриях).

• Субстратное фосфорилирование. В отличие от фотосинтетического и окислительного фосфорилирования, сопряжённых с переносом электронов по ЭТЦ, донором фосфатной группы, необходимой для синтеза АТФ, являются промежуточные метаболиты процессов гликолиза и цикла Кребса. Фосфатная группа с участием определенных ферментов переносится от фосфорилированной молекулы на АДФ, в результате чего образуется АТФ.

Перенос фосфатной группы и энергии с АТФ на другие соединения приводит к активации этого соединения, увеличению его реакционной способности.