Головна
Реферати » Реферати з біології » Гліколіз і дихання

гліколізу і дихання

гліколізу і дихання

В основі метаболізму тварин та інших організмів лежать хімічні процеси вилучення енергії, накопиченої вуглеводами.

У процесі фотосинтезу сонячна енергія запасається в хімічних зв'язках вуглеводних молекул, з яких найбільш важливу роль грає шестіуглеродний цукор глюкоза. Після того як інші живі організми використовують ці молекули в їжу, запасені енергія виділяється і використовується для метаболізму. Це відбувається під час процесів гліколізу і дихання. Весь хімічний процес можна коротко описати так:

глюкоза + кисень-> вуглекислий газ + вода + енергія

Щоб краще зрозуміти ці процеси, уявіть собі, що організм «спалює » вуглеводи, щоб отримати енергію.

Термін «гліколіз» утворений при з'єднанні слова лізис, що означає «розщеплення» , зі словом глюкоза. Як випливає з назви, процес починається з хімічного добування енергії за допомогою розщеплення молекули глюкози на дві частини, кожна з яких містить три атома вуглецю. У процесі гліколізу з кожної молекули глюкози виходить дві трьохвуглецеві молекули піровиноградної кислоти. Крім того, енергія глюкози запасається в молекулах (див. Молекули життя), які ми називаємо «енергетичної валютою» клітини, - двох молекулах АТФ і двох молекулах НАДФ. Таким чином, вже на першій стадії гліколізу енергія вивільняється в такій формі, яка може бути використана клітинами організму.

Подальший хід подій залежить від наявності або відсутності кисню в середовищі. За відсутності кисню піровиноградна кислота перетворюється в інші органічні молекули в ході так званих анаеробних процесів. Наприклад, в клітинах дріжджів піровиноградна кислота перетворюється на етанол. У тварин, до яких відноситься і людина, при виснаженні запасів кисню в м'язах піровиноградна кислота перетворюється на молочну кислоту - саме вона викликає так добре знайоме всім нам відчуття м'язової скутості після важкого фізичного навантаження.

При наявності ж кисню енергія виділяється в процесі аеробного дихання, коли піровиноградна кислота розщеплюється на молекули вуглекислого газу і води з одночасним вивільненням енергії, що залишилася, запасеної в вуглеводної молекулі. Дихання відбувається в спеціалізованій клітинної органелле - мітохондрії. Спочатку відщеплюється один вуглецевий атом піровиноградної кислоти. При цьому утворюється вуглекислий газ, енергія (вона запасається в одній молекулі НАДФ) і двухуглеродная молекула - ацетільная група. Потім реакційна ланцюг надходить в метаболічний координаційний центр клітини - цикл Кребса.

Цикл Кребса (його також називають циклом лимонної кислоти або циклом трикарбонових кислот) є прикладом добре знайомого в біології явища - хімічної реакції, яка починається, коли певна що входить молекула з'єднується з іншою молекулою, що виконує функцію «помічника » . Така комбінація ініціює серію інших хімічних реакцій, в яких утворюються молекули-продукти і врешті відтворюється молекула-помічник, яка може почати весь процес знову. У циклі Кребса роль входить молекули грає ацетільная група, що утворюється при розщепленні піровиноградної кислоти, а роль молекули-помічника - четирехуглеродная молекула щавелевоуксусной кислоти. Під час першої хімічної реакції циклу ці дві молекули з'єднуються з утворенням шестіуглеродних молекул лимонної кислоти (цієї кислоті цикл зобов'язаний одним зі своїх назв). Далі відбуваються вісім хімічних реакцій, в яких спочатку утворюються молекули-переносники енергії і вуглекислий газ, а потім нова молекула щавелевоуксусной кислоти. Для переробки енергії, запасеної в одній молекулі глюкози, цикл Кребса потрібно пройти двічі. Чистий прибуток виявляється рівної двом молекулам АТФ, чотирьом молекулам вуглекислого газу і десяти інших молекул-переносників енергії (про них трохи пізніше). Вуглекислий газ, в кінцевому рахунку, дифундує з мітохондрії і виділяється при видиху.

Цикл Кребса принципово важливим для життя не тільки тому, що в ньому утворюється енергія. Крім глюкози в нього можуть вступати багато інших молекули, також утворюють пировиноградную кислоту. Наприклад, коли ви дотримуєтеся дієти, організму не вистачає споживаної вами глюкози для підтримання метаболізму, тому в цикл Кребса, після попереднього розщеплення, вступають ліпіди (жири). Ось чому ви втрачаєте вагу. Крім того, молекули можуть залишати цикл Кребса, щоб взяти участь у побудові нових білків, вуглеводів і ліпідів. Таким чином, цикл Кребса може приймати енергію, збережену в різній формі в багатьох молекулах, і створювати на виході різноманітні молекули.

З енергетичної точки зору чистий результат циклу Кребса полягає в тому, щоб завершити вилучення енергії, запасеної в хімічних зв'язках глюкози, передати невелику частину цієї енергії молекулам АТФ і запасти решту енергію в інших молекулах-переносниках енергії. (Говорячи про енергію хімічних зв'язків, не треба забувати, що для розділення з'єднаних атомів необхідно виконати роботу.) На заключному етапі дихання ця залишилася енергія вивільняється з молекул-переносників і також запасається в АТФ. Молекули, що запасають енергію, переміщаються всередині мітохондрії, поки не зіткнуться зі спеціалізованими білками, зануреними у внутрішні мембрани мітохондрії. Ці білки віднімають електрони у переносників енергії і починають передавати їх по ланцюгу молекул - на зразок ланцюжка людей, що передають відра з водою на пожежі, - витягуючи енергію, запасені в хімічних зв'язках. Витягнута на кожному етапі енергія запасається у формі АТФ. На останньому етапі електрони з'єднуються з атомами кисню, які далі поєднуються з іонами водню (протонами), утворюючи воду. У ланцюзі перенесення електронів утворюється не менше 32 молекул АТФ - 90% енергії, що зберігалася у вихідній молекулі глюкози.

Перетворення енергії в циклі Кребса включає в себе досить складний процес хеміосмотіческой сполучення. Цей термін вказує на те, що у вивільненні енергії поряд з хімічними реакціями бере участь осмос - повільне просочування розчинів через органічні перегородки. По суті справи, електрони з переносників енергії, є продуктом циклу Кребса, переносяться з транспортної ланцюжку і надходять на білки, занурені в мембрану, яка розділяє внутрішній і зовнішній компартменти (відсіки) мітохондрії. Енергія електронів використовується для переміщення іонів водню (протонів) у зовнішній компартмент, службовець «енергохраніліщем» - на зразок водосховища, що утворився перед греблею. При відтоку протонів через мембрану енергія використовується для утворення АТФ, подібно до того як вода перед греблею використовується для виробництва електрики при падінні на генератор. Нарешті, у внутрішньому компартменте мітохондрії іони водню з'єднуються з молекулами кисню з утворенням води - одного з кінцевих продуктів метаболізму.

Ця розповідь про гликолизе і диханні ілюструє, наскільки далеко зайшли сучасні уявлення про живих системах. Просте висловлювання про конкретному процесі - наприклад, що для метаболізму необхідно «спалювати» вуглеводи - тягне за собою неймовірно докладний опис складних процесів, що відбуваються на молекулярному рівні і за участю величезної кількості різних молекул. Осмислення сучасної молекулярної біології в чомусь схоже на читання класичного російського роману: вам легко зрозуміти кожне взаємодія між персонажами, але, дійшовши до сторінки 1423, ви цілком можете забути, ким доводиться Петро Петрович Олексію Олексійовичу. Точно так само кожна хімічна реакція у щойно описаної ланцюга здається зрозумілою, але дочитавши до кінця ви будете вражені незбагненною складністю процесу. Як утіха зауважу, що я відчуваю себе так само.

Ханс Адольф Кребс

Hans Adolf Krebs, 1900-81

Британський біохімік, виходець з Німеччини. Народився в Хілдесхайме (Німеччина) в єврейській родині отоларинголога. У 1925 році отримав ступінь доктора медицини в Гамбурзькому університеті і почав дослідження в Фрейбургском університеті. У 1933 році, після того як до влади в Німеччині прийшли нацисти, Кребс емігрував до Англії, де працював спочатку в Шеффілдського (1935-54), а потім в Оксфордському університеті. У Шеффілді Кребс визначав відносний вміст різних молекул в тканинах свині після вдиху, і в 1937 році відтворив хімічний цикл, який тепер носить його ім'я і за який в 1953 році він був удостоєний Нобелівської премії в галузі фізіології та медицини.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту elementy /

 
Подібні реферати:
Фотосинтез
Рослини перетворюють сонячне світло в запасені хімічну енергію в два етапи: спочатку вони вловлюють енергію сонячного світла, а потім використовують її для зв'язування вуглецю з утворенням органічних молекул.
Біологічні молекули
Біологічні молекули мають модульну будову. До числа важливих класів біологічних молекул відносяться білки, вуглеводи, ліпіди і нуклеїнові кислоти. Безліч інших молекул в клітці грають роль «енергетичної валюти» .
Обмін речовин і енергії в живих організмах
У живих організмах будь-який процес супроводжується передачею енергії. Енергію визначають як здатність здійснювати роботу. Спеціальний розділ фізики, який вивчає властивості і перетворення енергії в різних
Біологічна роль гідролізу в процесах життєдіяльності організму
Гідроліз білків. Білкові речовини становлять величезний клас органічних, тобто вуглецевих, а саме вуглецево азотистих сполук, неминуче зустрічаються в кожному організмі. Роль білків в організмі ог
Метаболізм як основа життєдіяльності клітини
Енергетичний обмін в клітині. Синтез АТФ. Фотосинтез - перетворення енергії світла в енергію хімічних зв'язків. Пластичний обмін. Біосинтез білків. Синтез і РНК. ДНК - і РНК - білок. Синтез білкової ланцюга на рибосоме.
ДНК і РНК
Особливу роль відіграють дослідження питання про перехід від неживого до живого. Дані досліджень показують, що перехідні форми від неживого до живого мають властивості і неживого, і живого (наприклад віруси), що ще
Хімічний склад клітини
I. Неорганічні речовини 1. ВОДА. А. Вода - найважливіший компонент клітини. Їй належить істотна і різноманітна роль життя клітини. . Вода визначає фізичні властивості клітини - обсяг, упру
Білки
Білки - це ланцюжки амінокислот, що виконують безліч функцій, найважливіша з яких - ферментативна, тобто регуляція хімічних реакцій в живих організмах.
ДНК і РНК
Принцип комплементарності підстав. Інформаційна РНК. Рибосомная РНК. Транспортна РНК.
Генетичний код
Три пари основ молекули ДНК кодують одну амінокислоту в білці.
Загальні шляхи обміну амінокіслот.Путі знешкодження аміаку в організмі
Проміжний обмін амінокислот у тканинах. Проміжний метаболізм амінокислот білкових молекул, як і інших поживних речовин в організмі, включає катаболические (розпад до кінцевих продуктів) і анаболічні (біосинтез амінокислот) процеси, а також ряд інших специфічних перетворень, що супроводжуються утворенням біологічно активних речовин.
Запитання і відповіді з біології на іспит (10-11 клас, Україна))
9. ЛІПІДИ (жири, холестерин, деякі вітаміни і гормони), їх елементарний склад - атоми вуглецю, водню і кисню. Функції ліпідів: будівельна (складова частина мембран), джерело енергії. Роль жирів у
Загальні шляхи обміну амінокислот. Шляхи знешкодження аміаку в організмі
Проміжний обмін амінокислот у тканинах. Орнітіновий цикл мочевінообразованія.
Бактерії
ПЛАН: ведення. БУДОВА І життєдіяльності бактерій Будова Сенсорні функції та поведінку Розмноження і генетика МЕТАБОЛІЗМ Харчування Головні джерела енергії Дихання БАКТЕРІЇ І ПРОМИСЛОВІСТЬ боротьби з бактеріями У ПРОМИСЛОВОСТІ Література Введення БАКТЕРІЇ, обширна група одноклітинних мікроорганізмів, які характеризуються відсутністю оточеного оболонкою клітинного ядра.
Бактерії
Бактерії, що раніше вважалися мікроскопічними рослинами, зараз виділені в самостійне царство Monera - одне з п'яти в нинішній системі класифікації поряд з рослинами, тваринами, грибами і протистами.
Центральна догма молекулярної біології
Один ген молекули ДНК кодує один білок, що відповідає за одну хімічну реакцію в клітці.
Білки
Білки - це високомолекулярні сполуки, молекули яких представлені двадцятьма альфа - амінокислотами, з'єднаними пептидними зв'язками - СО - NН-. Мономерами білків є амінокислоти. Хімічне стр
Біологічне окислення
Звідси випливає, що окислення завжди супроводжується відновленням акцептора електронів. Цей принцип окислювально-відновних процесів в рівній мірі можна застосувати до біохімічних системам і характеризує п
ДНК
Молекула ДНК має форму подвійної спіралі, і її відтворення засноване на тому, що кожна ланцюг подвійної спіралі служить матрицею для складання нових молекул.
Травний тракт і його основні функції
При безперервно протікають в організмі процесах обміну речовин і енергії потрібне постійне витрачання поживних речовин.