Обмен веществ - единственный источник внешней энергии для гетеротрофов, не содержащих способных к фотосинтезу клеток. Обмен веществ имеет две стороны - пластическую и энергетическую. Пластическая сторона обмена веществ заключается в образовании из пищевых продуктов таких веществ, которые используются животными для непрерывного обновления и построения заново его структурных элементов посредством биосинтеза. Энергетическая суть обмена веществ заключается в том, что при окислении пищевых продуктов освобождается потенциальная энергия химической связи.[ ...]
В клетках необходимая для выполнения различных функций, в том числе и для биосинтеза, свободная энергия получается за счет протекания экзотермических реакций разложения энергонасыщенных компонентов пшци. Такое высвобождение законсервированной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Дыхание - это контролируемое расщепление, или окисление молекул, в которых запасена энергия. При этом энергия высвобождается за счет перемещения электронов с орбит высокой энергии на низкие энергетические уровни атомов или молекул.[ ...]
Количество энергии, освобождающееся при окислении основных пищевых продуктов, характеризуется следующими величинами, кДж/г: белки - 17,1 ; жиры - 38,9; углеводы - 17,1. Характерно, что в организме потенциальная энергия белков усваивается более интенсивно, чем энергия углеводов и жиров. Такое положение сказывается на энергетической эффективности различных пищевых продуктов. Постепенно ступенчатый распад пищевых веществ позволяет с наибольшей эффективностью использовать освобождающуюся энергию.[ ...]
Для дыхания в качестве акцептора электронов необходим кислЪрод. но на первых этапах расщепления сахаров этот процесс может протекать за счет кислорода самих сахаров. На этих начальных этапах молекулы iiiccTíí /rjiсродного сахара расщепляется лишь частично с образованием двух молекул пировиноградной кислоты (СН3СОСООН). В отсутствие кислорода в клетках, которые в нем не нуждаются, пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту или в этиловый спирт. Этот анаэробный процесс дыхания известен под названием брожение.[ ...]
С точки зрения выхода энергии, анаэробное дыхание - крайне неэффективный процесс, так как значительная часть энергии, содержащейся в шестиугольном сахаре, все еще остается в связях молекул спирта.[ ...]
В дальнейших этапах окисления электроны, отщепляемые от богатых энергией промежуточных соединений в окислительновосстановительных реакциях цикла Кребса, поступают в цепь переноса электронов и передаются по ней, попадая на каждом новом этапе переноса на все более низкий энергетический уровень до тех пор, пока в конце концов не будут присоединены кислородом, восстанавливающимся в результате этого до воды. При передаче электронов по цепи от одного переносчика к другому - на все более низкий энергетический уровень - значительная часть их свободной энергии запасается в процессе синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата... Таким путем создается резерв АТФ, который необходим для работы клетки.[ ...]
Таким образом, происходит, в частности, полное окисление глюкозы до С02(в цикле Кребса) и Н20 (в цепи переноса электронов). В результате за счет окисления одной молекулы глюкозы происходит образование 38 молекул АТФ, механизм действия которых как энергетического челнока описан ранее. В клетках окислению подвергаются также другие сахара, жиры и аминокислоты.[ ...]
Через ряд соединений, являющихся общими в ходе метаболизма аминокислот, глюкозы и карбоновых кислот (АТФ, пировиноградная кислота, ацетохолин и др.), осуществляется связь и единство белкового, углеводного и жирового обмена. Наличие таких общих соединений в обмене веществ позволяет организмам осуществлять биосинтезы почти всех необходимых соединений даже при недостатке каких-либо компонентов в пищевом рационе. Некоторые компоненты, которые не могут синтезироваться в организме, называемые незаменимыми (некоторые амино- и жирные кислоты), обязательно должны поступать с пищей.[ ...]
Кроме рассмотренных обменных процессов, в организмах имеет место минеральный обмен - совокупность процессов превращения в организме неорганических соединений, в основном: хлористых, сернокислых, углекислых и фосфорнокислых солей натрия, кальция и магния. Содержание их в массе организмов не превышает 1 % и минеральный обмен в энергетическом отношении не играет существенной роли. Но значение минерального обмена для жизнедеятельности организмов чрезвычайно велико. Неорганические соединения являются основными регуляторами физико-химических процессов в организме; почти во всех процессах обмена веществ в организме неорганические катионы и анионы являются стимуляторами и ингибиторами различных ферментативных реакций. Такую же роль в обмене веществ играют витамины, часто присутствующие в весьма незначительных количествах.[ ...]
Вернуться к оглавлению