Энергетический обмен.
Энергетический обмен идет в 3 этапа:
1. Подготовительный этап. Этот этап осуществляется в желудочно-кишечном тракте и в лизосомах клеток. Здесь высокомолекулярные соединения под действием пищеварительных ферментов распадаются до более простых, низкомолекулярных: белки – до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов, жиры – до глицерина и жирных кислот.
2.Бескислородный этап. Второй этап протекает в цитоплазме клеток, где происходит дальнейшее расщепление простых органических веществ.
Сложный многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы на втором этапе энергетического обмена называют гликолизом ( в клетках животных, многих грибов, микроорганизмов) При этом образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты, которая превращается в молочную кислоту.
В клетках растений, некоторых грибов (дрожжи) происходит спиртовое брожение, при этом образуется этиловый спирт и углекислый газ.
У некоторых микроорганизмов при этом образуется уксусная кислота или ацетон.
При расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ.
3.Кислородный этап. На третьем этапе продукты, образовавшиеся при бескислородном расщеплении глюкозы, окисляются до углекислого газа и воды. При этом освобождается большое количество энергии, значительная часть которой используется для синтеза АТФ. Этот процесс протекает в митохондриях и называется клеточным дыханием. В ходе клеточного дыхания при окислении двух молекул ПВК выделяется энергия, запасаемая организмом в виде 36 молекул АТФ. (На данном этапе две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой конвейер, который называют циклом Кребса или циклом трикарбоновых кислот. Полученные при этом молекулы НАД-Н и ФАД-Н2, в которых запасена энергия, поступают на цепь переноса электронов. При их окислении образо0валась энергия, которая и пошла на образование молекул АТФ).
В целом при расщеплении одной молекулы глюкозы образуется
38
молекул АТФ.
Схема процессов энергетического обмена.
Автотрофные организмы способны самостоятельно синтезировать необходимые органические соединения, используя в качестве источника углерода неорганическое вещество – углекислый газ (например, растения, микроорганизмы).
Гетеротрофные организмы используют в качестве источника углерода и одновременно источника энергии готовые органические вещества (например, животные, грибы и большинство бактерий). Гетеротрофы, имеющие пищеварительную систему – голозои.
Миксотрофные организмы, они сочетают свойства автотрофов и гетеротрофов (эвглена зеленая).
Фотосинтез.
Фотосинтез —
процесс образования органических
веществ (глюкозы) в хлоропластах листьев
на свету (за счет энергии солнечного
света) из углекислого газа и воды.
Большой вклад в изучение этого процесса
внес К.А.Тимирязев, а еще раньше, в 1771 г.
английский ученый Д. Пристли указывал
на выделение кислорода растениями.
Фотосинтез у высших растений.
Фотосинтез проходит в 2 фазы: световую и темновую.
Световая фаза.
В световой фазе происходит возбуждение молекул хлорофилла, находящихся в толще внутренней мембраны тилакоида, квантами света. Молекула переходит в возбужденное состояние, один электрон, перемещаясь по цепи сложных органических соединений, теряет энергию, которая идет на образование молекул АТФ., При фотолизе Н2О образуется кислород, из ионов гидроксила (побочный продукт), и ионы Н+, превращающиеся в атомы водорода.
Темновая фаза идет в строме хлоропласта, где из СО2 и Н за счет энергии АТФ синтезируется глюкоза. Фиксация СО2 , или включение углерода в углеводы, носит циклический характер. По имени ученого, изучившего этот процесс, его назвали цикл Кальвина. Реакция темновой фазы может идти как на свету, так и в темноте.
Хемосинтез - способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 и H2O служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями. Это явление открыл в 1887 году русский ученый С.Н.Виноградский.