Основні шляхи розщеплення органічних речовин в живих організмах

Обмін речовин та енергії (метаболізм)

​

Сукупність біохімічних перетворень речовин і енергії живих організмів, які забезпечують життєдіяльність, а також обмін з оточуючим середовищем.

Анаболізм – пластичний обмін

Синтез органічних речовин, що властиві людині

Отримання високомолекулярних речовин

Будова та ріст організму

Поглинання енергії

Катаболізм – енергетичний обмін

Отримання О₂ (при диханні)

Отримання Н₂О, білків, жирів, вуглеводів (з їжею)

РОЗЩЕПЛЕННЯ, РОЗПАД

Отримання низькомолекулярних речовин

(продукти розпаду, СО₂, Н₂О – у зовнішнє середовище)

Виділення енергії

Катаболізм (розщеплення органічних речовин) у клітині здійснюється завдяки гідролізу й біологічному окисненню, що відбуваються шляхом безкисневого і кисневого розщеплення

• Макромолекули розщеплюються в клітинах завдяки гідролізу (від грец. гідро – вода, лізис – розщеплення). Це реакції обмінної взаємодії молекул з водою за участі ферментів - гідролаз. Білки за допомогою протеаз розщеплюються до амінокислот, жири за участі ліпаз – до жирних кислот й гліцерину, вуглеводи за допомогою амілаз – до моносахаридів. При цьому виділяється близько 0,8 % енергії, тобто енергетичний ефект цього етапу незначний, і вся енергія розсіюється у вигляді теплоти. Цей шлях розщеплення відбувається в ділянках цитоплазми з високим вмістом води або в травних вакуолях

Розщеплення білків

Білки – високомолекулярні �сполуки, які побудовані з �амінокислот.

​

Функції білків:

• Структурна (пластична)
• Каталітична (ферментативна)
• Захисна – утворення антитіл
• Транспортна
• Передача спадкової інформації
• Регуляторна – підтримка біологічних констант
• Енергетична (при окисненні 1 г білка виділяється 4,1 ккал тепла)

Добова потреба 100-120 г

Розщеплення білків

• 1. Шлунок (пепсин)
• 2. Тонкий кишківник (трипсин, хімотрипсин)
• 3. Вільні амінокислоти поглинаються і потрапляють в кров

Розщеплення вуглеводів

Вуглеводи - сполуки, які побудовані з моносахарів.

​

Функцій вуглеводів:

• Пластична
• Опорна
• Енергетична (при окисненні 1 г вуглеводів виділяється 4,1 ккал тепла)

• 70% окислюється в тканинах до СО₂ і Н₂О
• 25-30% - перетворюється в жир
• 2-5% - синтезується в глікоген

Добова потреба 450-500 г

Крохмаль (розщеплення)

• 1. Ротова порожнина (амілаза)
• 2. Тонкий кишківник (амілаза), утворення мальтози
• 3. Розщеплення до глюкози (мальтаза)

Целюлоза (розщеплення)

• 1. У шлунково-кишковому тракті (целюлаза) за участю бактерій, одноклітинних, грибів

Розщеплення жирів

неоднорідні в хімічному відношенні сполуки.

Обмін жирів

​

​

Функцій жирів:

• Джерело ендогенної води (при окисненні 100 г вивільнюється 107 мл води)
• Пластична
• Терморегуляційна
• Захисна
• Енергетична (при окисненні 1 г жирів виділяється 9,3 ккал тепла)

Добова потреба 70-80 г

Розщеплення жирів

• 1. Емульгація жирів (ліпаза)
• 2. Утворення гліцеролу та жирних кислот

Обмін води �(70-75% від маси тіла)

Функції води:

• Розчинник продуктів харчування и обміну речовин
• Середовище, у якому здійснюються всі хіміко-фізичні процеси
• Зменшує тертя між стичними поверхнями
• Регулює температуру тіла за рахунок високої теплопровідності та великої теплоти випаровування

Вода організму

Добова потреба 1,5-2,0 л

Позаклітинна вода

Внутрішньоклітинна вода

• Плазма
• Міжклітинна рідина

Подальше розщеплення малих молекул поживних речовин відбувається шляхом ферментативних окисно-відновних реакцій, а уся їхня сукупність називається біологічним окисненням. Це реакції перенесення електронів з однієї молекули на інші, що каталізуються оксидоредуктазами. Більшість процесів окиснення в організмі супроводжується відщепленням Гідрогену від органічних речовин. Основними субстратами біологічного окиснення є вуглеводи та жири, саме їхній катаболізм дає найбільшу кількість хімічної енергії. Біологічне окиснення в клітинах може бути безкисневим і кисневим.

Безкисневе розщеплення (анаеробне розщеплення) відбувається в

гіалоплазмі й приводить до вивільнення незначної кількості енергії.

На цьому етапі органічні сполуки зазнають розщеплення без участі кисню.

Найважливішими на цьому етапі в клітинах є:

гліколіз - безкисневе розщеплення моносахаридів

ліполіз - розщеплення запасних жирів й жирних кислот

протеоліз - розщеплення білків й амінокислот

бродіння - розщеплення вуглеводів під дією мікроорганізмів або їх ферментів

Другий, набагато ефективніший шлях розщеплення органічних

речовин, – це кисневе розщеплення (аеробне розщеплення, клітинне дихання).

Воно відбувається в матриксі й на кристах мітохондрій за

участі кисню; при цьому вивільняється основна частка енергії (понад 90%).