Обмін речовин

• Підготовчий етап
• Безкисневий етап (гліколіз)
• Біологічне окиснення (аеробні організми)
• Бродіння (анаеробні організми)

• 1) Підготовчий етап

Підготовчий етап - розщеплення високомолекулярних органічних речовин до низькомолекулярних на основі реакцій гідролізу у травному каналі в цитоплазмі клітин за участі травних ферментів):

• білки + вода→амінокислоти + Е;
• жири + вода→гліцерин + вищі жирні кислоти + Е;
• полісахариди + вода→глюкоза + Е.

Енергія, яка утворилася на цьому етапі, розсіюється у вигляді тепла.

• 2) Гліколіз

Гліколіз відбувається за участі ферментів, що розміщені у розчинній частині цитоплазми. 60% енергії втрачається у вигляді тепла, а 40% йде на синтез двох молекул АТФ з утворенням ПВК, чотирьох атомів H та НАД (фермент небілкової природи, що каталізує окисно-відновні реакції та переносить атоми H (складається з аденіну, рибози та двох залишків H₃PO₄); відновлена форма – НАДФ – передає атоми H іншим речовинам)):

• Глюкоза→2ПВК + 4H + 2АТФ (склад – аденін, рибоза та три залишки H₃PO₄);
• 4H + 2НАД⁺→2НАДФH + H⁺
• 3) Біологічне окиснення (аеробні організми)

Біологічне окиснення здійснюється в мітохондріях (на внутрішніх мембранах), куди потрапляє ПВК. Там вона підлягає повному окисненню. У матриксі утворюється вуглекислий газ, на кристах відбувається окиснення H з утворенням води та АТФ:

• 2ПВК + 6O₂ + 4H→6CO₂ + 6H₂O + 38АТФ
• 4) Бродіння (анаеробні організми)

Бродіння - безкисневе перетворення ПВК на інші речовини.

• Молочнокисле:
  • 2ПВК + 2НАДH + H+→2C₃H₆O₂;
• Спиртове
  • 2ПВК + 2НАДH + H+→2C₂H₅OH + 2CO₂

• Біосинтез білків:
  • Транскрипція;
  • Трансляція;
• Фотосинтез (рослинні організми)
  • Світлова фаза
  • Темнова фаза

Біосинтез білків

• 1) Транскрипція - синтез всіх видів РНК на відповідній ділянці ДНК за допомогою фермента полімерази;
• 2) Трансляція - синтез поліпептидних ланцюгів білка на рибосомах за допомогою іРНК (посередник у передачі інформації про структуру білка). Складається з таких етапів:

Утворення комплексу рибосома-тРНК (дві субодиниці рибосоми та кодон іРНК). Утворюється ФЦР (функціональний центр рибосоми). У ФЦР є два триплети іРНК, що утворюють два центри: А (впізнавання амінокислоти) та П (приєднання амінокислоти до пептидного ланцюга); Активування амінокислот (амінокислота з’єднується з антикодоном тРНК за рахунок енергії АТФ) та їх перенесення на рибосому; Синтез білка (транспорт комплексу амінокислота-тРНК до ФЦР. У центрі А – зчитування антикодону тРНК і кодону іРНК, що зумовлює пересування рибосоми на один триплет. У результаті комплекс амінокислота-іРНК-тРНК переміщується у центр П, де відбувається приєднання амінокислоти до пептидного ланцюга. Після цього тРНК залишає рибосому); Закінчення синтезу (початок беззмістовних кодонів на іРНК (3 стоп-коди). Роз’єднання амінокислот з іРНК та розпадання на дві субодиниці. Поліпептидний ланцюг занурюється у канал ЕПС і набуває різних типів структур (вторинної тощо))

• Фотосинтез

Первинний синтез органічних речовин із неорганічних (CO₂ та O₂) під дією сонячного світла. Два етапи:

• 1) Світлова фаза – комплекс реакцій, що відбувається під дією фотонів світла на мембранах тилакоїдів:
• Збудження хлорофілу та синтез АТФ за рахунок енергії збуджених електронів;
• Фотоліз води – розщеплення молекул H₂O;
• Зв’язування йонів H з НАДФ.

При потраплянні квантів світла на хлорофіл молекули хлорофілу збуджуються. Збуджені електрони проходять по електронному ланцюгові на мембрані до синтезу АТФ. Одночасно відбувається розщеплення молекул води та. Йони H+ сполучається з НАДФ за рахунок електронів хлорофілу; виділена при цьому енергія йде на синтез АТФ. Йони O_-2 віддають електрони на хлорофіл і перетворюються на вільний кисень:

• H₂O + НАДФ + hν→НАДФH + H+ + 1/2O₂ + 2АТФ
• 2) Темнова фаза – фіксація C, синтез глюкози. Джерелом енергії є АТФ. У стромі хромопластів (куди надходять АТФ, НАДФH та H+ від тилакоїдів гран та CO₂ з повітря) проходять циклічні реакції, у результаті чого є фіксація CO2, його відновлення H (за рахунок НАДФH + H+) та синтез глюкози:
• CO₂ + НАДФH + H⁺ + 2АТФ→2АДФ + C₆H₁₂O₆ + 6O₂

• Надходження кисню до легень;
• Газообмін між капілярами та альвеолами;
• Рознесення судинами кисню по тканинам;
• Газообмін між судинами та клітинами;
• Надходження багатої на CO₂ крові до альвеол

Через дихальні органи до усіх клітин проходить O₂ (фільтрується у носовій порожнині, проходить через гортань, трахею, яка переходить у бронхи, які розгалужуються та переходять у альвеоли, до яких підходять капіляри (які утворюються із розгалуження артерій малого кола кровообігу), які збираються у артерії та доносять насичену киснем кров до лівого передсердя та до артерій великого кола кровообігу, які розгалужуються на артеріоли та капіляри, які розносять кисень по усьому організму до усіх клітин та поглинають CO₂; капіляри збираються у вени, які проходять до правого передсердя та по малому колу кровообігу до легень, де знову відбувається газообмін)