Пластмасса и обмены власти клеткой (ассимиляция и диссимиляция)

В клетке узнаны приблизительно одна тысяча ферментов. Посредством такого сильного каталитического устройство выполнена самая сложная и разнообразная химическая деятельность. От огромного количества химических реакций клетки два противоположных типа реакций - ассигнованы синтез и раскол.

Реакция Синтеза. В клетке постоянно есть процессы создания. Более трудный сформированы из простых веществ, от низко-молекулярного - высоко-молекулярный. Волокна, трудные углеводы, жиры, nucleinic кислоты синтезируются. Синтезируемые вещества используются для строительства различных частей клетки, это органоидов, тайны, ферменты, экономят вещества. Синтетические реакции особенно интенсивно входят в растущую клетку, постоянно есть синтез веществ для замены молекул, потраченных или разрушенных в повреждении. К месту каждой разрушенной молекулы волокна или любого другого вещества там новая молекула. Такой клеткой держит константы формой и химическим составом, несмотря на их непрерывное изменение в способности жить процесс.

Синтез веществ, входящих в клетку, назовите биологический синтез или в сокращенном биосинтезе формы.

Все реакции биосинтеза идут с поглощением энергии.

Набор реакций биосинтеза называет пластмассовый обмен или ассимиляцию (броня. "симилис" - подобный). Смысл этого процесса состоит, что, прибывая в клетку от окружающей среды вещества пищи, резко отличающиеся от вещества клетки, в результате химических преобразований, становятся веществами клетки.

Раскол реакций. Трудные вещества разбиваются на более простом, высоко-молекулярном - на низко-молекулярном. Волокна ломаются до аминокислот, крахмала - на глюкозе. Эти вещества расколоты на даже большем количестве низко-молекулярных связей, и в конечном счете сформирован абсолютно простой, плохой энергией вещества - СО₂ и Н₂О. Раскалывающиеся реакции в большинстве случаев сопровождаются распределением энергии. Биологическая ценность этих реакций состоит в обслуживании клетки с энергией. Любая форма деятельности - движения, укрывательства, биосинтеза, и т.д. - требует расхода энергии.

Набор реакции раскалывающегося названия обмен власти клеткой или диссимиляцией. Диссимиляция непосредственно напротив ассимиляции: в результате вещества раскол теряют подобие веществам клетки.

Пластмасса и обмены власти (ассимиляция и диссимиляция) находятся между собой в нерастворимой коммуникации. С одной стороны, реакции биосинтеза требуют расхода энергии, которая выкапывается от раскалывающихся реакций. С другой стороны, постоянный биосинтез необходим для реализации реакций обмена власти, ферменты, служащие этим реакциям как в ходе работы, которую они стирают и разрушаются.

Трудные системы процесса создания реакций пластмассы и обменов власти, тесно связаны не только между собой, но также и с окружающей средой. От окружающей среды в веществах пищи клетки, которые служат материалом для реакций пластмассового обмена, прибывают, и в реакции раскола от них, энергия, необходимая для того, чтобы функционировать клетки, выпущена. В веществах окружающей среды, которые клетка не может использоваться больше, ассигнованы.

Набор всех реакций клетки ферментативных, то есть. Набор пластмассы и обменов власти (ассимиляция и диссимиляция), связанный между собой и с окружающей средой, называет метаболизм и энергию. Этот процесс - основное условие обслуживания жизни клетки, источника ее роста, развития и функционирования.

АТФ как однородное и универсальное вещество власти. Все показы способности жить, все функции клетки выполнены с расходом энергии. Энергия требует для движения биосинтетических реакций, перенесения веществ через клеточные мембраны, для любых форм клеточной деятельности.

Источник энергии в живых клетках, обеспечивая все виды их деятельности, является кислотой аденозинтрифосфорная (АТФ). Энергия, выпущенная при расколе АТФ, обеспечивает любые виды клеточных функций - движение, биосинтез, перенесение веществ через мембраны, и т.д. Как запас АТФ в клетке является незначащим, это ясно, что в процессе уменьшения АТФ его обслуживание должно быть восстановлено. Фактически и происходит. Биологический отмылся, другие реакции власти обменивают, и состоит, что энергия, выпущенная в результате химических реакций окисления углеводов и других веществ, используется для синтеза АТФ, то есть. Для завершения его запаса в клетке. На усиленной, но краткосрочной работе, например на управляемом на коротком расстоянии, мускулы работают почти исключительно за счет распада, содержащего в них АТФ. После того, как завершение управляемого спортсмен напряженно дышит, подогревается: Во время этого периода есть интенсивное окисление углеводов, и другие вещества для завершения уменьшения потратили АТФ. В длинном и не так к обслуживанию тяжелой работы не может по существу измениться АТФ в клетках, поскольку у реакций окисления есть время, чтобы обеспечить, быстрое и полное восстановление потратило АТФ.

Так, АТФ представляет однородный и универсальный источник энергии для функциональной деятельности клетки. Таким образом это ясно, что передача энергии от частей клетки в других и подготовке к энергии к будущему возможна. Синтез АТФ может произойти в одном месте клетки и в течение одного времени, и использоваться, это может в другом месте и в течение другого времени.

Синтез АТФ выполнен главным образом в митохондриях. По этой причине митохондрии называют клетки "электростанций". Сформированный здесь АТФ о каналах сети эндоплазматической идут в те участки клетки, где есть требование для энергии.

Стадии обмена власти. Для изучения обмена власти ее клеткой удобно разделиться на три последовательных стадии. Мы рассмотрим их на примере клетки животных.

Предварительная первая стадия. На данном этапе большие молекулы углеводов, жиров, волокон, nucleinic кислоты ломаются до маленьких молекул: от крахмала глюкоза сформирована из жиров - глицерина и полных кислот, от волокон - аминокислот, от nucleinic кислот - нуклеотиды. Распад веществ на данном этапе сопровождается незначащим эффектом власти. Все выпущенные таким образом энергия рассеивают в форме высокой температуры.

Вторая стадия обмена власти называет бескислородным или неполным. Вещества, сформированные в предварительной стадии - глюкоза, глицерин, органические кислоты, аминокислоты, и т.д. - вступают в путь дальнейшего распада. Это - трудный, многоступенчатый процесс. Это состоит из многие после одного для другого реакции ферментативных. Ферменты, служащие этому процессу, расположены на endocellular мембранах правильными числами. Вещество, имел на первом ферменте этого числа, шагов, как на конвейере, на втором ферменте, далее - на третьем и т.д. Это обеспечивает быстрый и эффективный поток процесса. Мы демонтируем это на примере бескислородного раскола глюкозы, у которой есть специальное название - гликолиза. Гликолиз представляет число последовательные реакции ферментативных. Это подано 13 различными ферментами, и во время этого, чем десять промежуточных веществ сформированы больше. Много промежуточных реакций гликолиза идут с участием фосфорического кислотного Н3РО4_. В нескольких реакциях участвует АДФ. Останавливаясь на деталях, мы определим только, которые на начальных шагах fermental конвейера входят в глюкозу с шестью углеродом, Н₃РО₄ и АДФ, и от последнего спускаются по молочной кислоте с тремя углеродом, АДФ и воде. Полное уравнение гликолиза должно быть записано так:

С₆Н₁₂О₆+2Н₃РО₄+2АДФ =2С₃Н₆О₃+2АТФ+2Н₂О

Процесс гликолиза происходит во всех клетках животных и в некоторых микроорганизмах. Все известное молочное брожение (в закисающем молоке, формирование створоженного молока, кислых сливок, кефира) вызвано молочными грибами и бактериями. На механизме это - весьма идентичный гликолизу.

В растительных клетках и в некотором пенистом грибном распаде глюкозы выполнен брожением духа. Брожение духа, так же как гликолиз, представляет длинную линию реакции ферментативных, и большая часть реакций, гликолиза и брожение духа полностью совпадают, и только в последних стадиях, есть немного различий. Во многом промежуточном брожении духа реакций, так же как в гликолизе, принимают участие Н₃РО₄ и АДФ. Брожение духа конечных продуктов - углекислый газ, дух этила, АТФ и вода. Полный дух уравнения должен быть записан брожение так:

С₆Н₁₂О₆+2Н₃РО₄+2АДФ = 2СО₂+2С₂Н₅ОН+2АТФ+2Н₂О

От законченных уравнений гликолиза и брожение духа это видимо, тот кислород не участвует в этих процессах, поэтому их назвают бескислородный, или с неполным расколом, поскольку полный раскол - раскол до конца, то есть. Преобразование глюкозы в элементарные связи - СО2 и Н2О, который соответствует уравнению

С₆Н₁₂О₆+6О₂ = 6СО₂+6Н₂О

Наконец, и это особенно важно, от уравнений следует, что в распаде одной молекулы глюкозы в курсе гликолиза и брожение духа сформированы две молекулы АТФ. Следовательно, распад глюкозы в процессе гликолиза и брожение духа соединяется к синтезу универсального вещества власти АТФ.

Как синтез АТФ представляет процесс эндотермический, что, очевидно, энергия для синтеза АТФ выкапывается за счет энергии реакций бескислородного раскола глюкозы. Следовательно, энергия выпустила во время реакций гликолиза, не все проходы в высокой температуре. Его часть идет на синтезе двух phosphatic коммуникаций, богатых энергией.

Давайте делать простое вычисление: всего во время бескислородного раскола молекулы грамма глюкозы, это выпущено 200 кдж (50 килокалорий). На формировании одной коммуникации, богатой с энергией, в преобразовании молекулы грамма АДФ и АТФ, это потрачено на 40 кдж (10 килокалорий).

Во время бескислородного раскола двух таких коммуникаций сформированы. Таким образом, в энергии двух молекул граммов АТФ проходит 2Х40=80 кдж (2Х10=20 килокалория). Так, от 200 кдж (50 килокалорий) только 80 (20) накоплены в форме АТФ, и 120 (30 килокалорий) рассеивают в форме высокой температуры. Следовательно, во время бескислородного раскола глюкозы 40 % энергии это накоплено клеткой.

Третья стадия обмена власти - кислород стадии th, или полный раскол, или дыхание. Продукты, которые возникли в предыдущей стадии, окислены до конца, то есть К СО₂ и Н₂О.

Основное условие реализации этого процесса - присутствие в окружающей среде кислорода и поглощения его клеткой. Стадия кислородного раскола, так же как предыдущая стадия бескислородного раскола, представляет число последовательные реакции ферментативных. Каждая реакция катализируется специальный фермент.

Весь ферментативный многий кислородный раскол сконцентрирован в митохондриях, где ферменты расположены на мембранах правильными числами. Сущность каждой из реакций состоит в окислении органической молекулы, которая с каждым шагом постепенно разрушается и поворачивается к конечным продуктам окисления - СО2 _и Н₂О.

Все промежуточные реакции кислородного раскола, так же как промежуточные реакции бескислородного процесса, идут с прояснением энергии. Количество энергии, выпущенной в каждом шаге при кислородном процессе, является большим количеством больше чем в каждом шаге процесс бескислрородного. В сумме кислородный раскол дает огромный размер - 2600 кдж (650 килокалорий). Если бы вся эта энергия была выпущена в результате одной реакции, то клетка подверглась бы к тепловому повреждению. В рассеивании процесса в ряде промежуточных связей такой опасности не присутствует.

Детальное исследование реакций кислородного раскола показало, что в этих реакциях, так же как в реакциях бескислородного процесса, кислородный процесс, так же как бескислородный принимает участие Н₃РО₄ и АДФ и что, соединяется к синтезу АТФ. Во время кислородного раскола двух молекул с тремя углеродом есть формирование 36 молекул АТФ - 36 phosphatic коммуникаций, богатых энергией. Таким образом, полное уравнение кислородного процесса может быть записано так:

2С₃Н₆О₃+6О₂+36Н₃РО₄+36АДФ =6СО₂+6Н₂О+36АТФ+36Н₂О, и полное уравнение полного раскола глюкозы так:

С₆Н₁₂О₆+6О₂+38Н₃РО₄+38АДФ =6СО₂+6Н₂О+38АТФ+38Н₂О

Теперь ценность должна быть ясной для клетки третьего, кислородной стадии обмена власти. Если во время бескислородного раскола это выпущено 200 kdzh/mol (50 килокалорий/молекулярные массы) глюкоза, в стадии кислородного процесса это выпущено 2600 кдж (650 килокалорий), то есть. В в 13 раз больше. Если во время бескислородного раскола двух молекул АТФ в их кислородной стадии это сформировано 36, синтезируются, то есть. В в 18 раз больше. По-другому, во время глюкозы, раскалывающейся в клетке в стадии кислородного процесса, это выпущено и будет преобразовано к другим формам энергии более чем 90 % энергии глюкозы.

Давайте быть занятыми снова в вычислении. Всего в ходе раскола глюкозы к СО₂ и Н₂О, то есть. Во время кислорода и бескислородных процессов, это синтезируется 2+36=38 молекулы АТФ. Таким образом, в потенциальной энергии АТФ передает 38 Х 40=1520 кдж (38 Х 10=380 килокалория). Всего при расколе глюкозы (в бескислродную и кислородных стадиях) это выпущено 200+2600=2800 кдж (50+650 = 700 килокалорий). Следовательно, почти 55 % всей энергии, выпущенной при расколе глюкозы, накоплены клеткой в форме АТФ. Другая часть (45 %) рассеивает в форме высокой температуры. Чтобы оценить ценность этих чисел, мы вспомним, что в паровых двигателях от энергии, выпущенной в сгорании угля, к полезной форме, она будет преобразована не больше, чем 12 - 15 %. Во внутренних двигателях внутреннего сгорания это достигает приблизительно 35 %. Таким образом, живая клетка превосходит все известные конвертеры энергии в эффективности преобразования энергии в технике.

В сравнении количества энергии, выпущенной во время бескислородного и кислородный раскол глюкозы, и также число молекул, которые АТФ синтезировал в обеих стадиях, это видимо, тот кислородный процесс несравнимо более эффективен, чем бескислородный. Это весьма ясно поэтому, что в нормальных условиях для мобилизации энергии в клетке кислород способ расколоться всегда используется и бескислородный, и. Если реализация кислородного процесса сложна, или вообще это невозможно, например в кислородной нехватке тогда обслуживания жизни есть только бескислородный процесс. Но таким образом для приема АТФ в количестве, необходимом для способности жить, клетка, это необходимо, чтобы расколоть очень глюкозу значительное количество.

Дыхание и горение. Окисление органических веществ, случая в клетке, часто сравнивается с горением: в обоих случаях есть поглощение кислорода и распределение СО2 и Н2О. Однако между этими процессами есть глубокие различия. Дыхание представляет высокоупорядоченный, процесс многоэтапный. Благодаря участию в этом ферментов это идет с достаточной скоростью в температуре, горение несравнимо ниже, чем. В обоих процессах по существу отличается путь преобразования химической энергии веществ раскола. При горении всей энергии проходит в тепловом. Его дальнейшее использование для изготовления работы всегда происходит с низко с. Пункт д. В биологическом окислении тело энергии проходит в химической энергии универсального вещества власти - АТФ, который используется далее клеткой с к. Пункт д., недосягаемый для тепловых двигателей.