Енергетичне забезпечення процесів метаболізму

Енергія сонячного світла, досягаючи поверхні Землі, вловлюється зеленими рослинами, які запасають її у формі хімічних зв’язків між атомами певних сполук, що синтезуються рослинами (наприклад, глюкози). Це перший етап перетворення енергії — фотосинтез. 

Передача енергії на наступний рівень відбувається під час поїдання рослин тваринами або розкладання їх бактеріями. При цьому енергія, що містилась у хімічних зв’язках вуглеводів та інших молекул, під час окиснення цих молекул перетворюється на енергію, що можуть використовувати живі організми.

Кількість вивільненої енергії дорівнює кількості енергії, що витратилася на синтез цих речовин (перший закон термодинаміки). Однак частина цієї енергії перетворюється на тепло, що розсіюється, і таким чином не може бути використана у подальшому (другий закон термодинаміки). Інша частина енергії запасається у формі макроергічних зв’язків аденозинтрифосфатної кислоти (АТФ).

Вивільнення енергії з поживних речовин

•  Перша фаза — підготовча. Необхідна для перетворення біополімерів, що надходять з їжею, на зручну для отримання енергії форму — мономери
• Друга фаза — частковий розпад мономерів до проміжних продуктів, головним чином до ацетил-КоА та кількох кислот циклу Кребса. У цій фазі вивільняється до 20 % енергії, і це відбувається в анаеробних умовах. частина цієї енергії акумулюється у зв’язках АТФ, а частина розсіюється у вигляді теплоти. Перетворення мономерів відбувається в гіалоплазмі, а завершальні реакції — в мітохондріях.
• Третя фаза — остаточний розпад поживних речовин до CO₂ та H₂O за участі кисню. ця фаза відбувається з повним вивільненням енергії (приблизно 80 % від усієї енергії хімічних зв’язків). Частина її виділяється у вигляді тепла. Всі реакції цієї фази відбуваються в мітохондріях.

​

Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) — органічна сполука, що належить до вільних нуклеотидів і є універсальним хімічним акумулятором енергії у клітині. Через поступове вивільнення енергії вона може акумулюватися у зручній для клітині хімічній формі — у вигляді АТФ.

Три основних види перетворення енергії�

1. У автотрофних організмів зовнішня енергія світла поглинається хлорофілом (бактеріохлорофілом) й перетворюється в хімічну енергію АТФ.
2. Хімічна енергія вуглеводів та інших біологічних молекул перетворюється в процесі анаеробного і аеробного розщеплення на енергію макроергічних фосфатних зв’язків АТФ, цей процес відбувається в цитоплазмі і мітохондріях
3. Перетворення енергії АТФ на різні форми енергії, що використовуються клітиною для здійснення різноманітних процесів: хімічних, механічних, електричних, теплових та інших.

​

​

Електрична енергія

Світлова енергія

Теплова енергія

Механічна енергія

​

Механічна

Хімічна

Електрична

Теплова

Світлова

Перевірте свої знання�

• Як відбувається вивільнення енергії з поживних речовин?
• Як відбувається перетворення енергії живими організмами?
• Які види енергії ви знаєте?
• Скільки енергії запасається при перетворенні АМФ на АТФ?
• Де саме відбувається клітинне дихання?
• Який енергетичний ефект повного розщеплення одного молю глюкози?

​