РАЗДЕЛ 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

Основные темы раздела:

5.1. Тканевое дыхание и окислительное фосфо-рилирование АДФ

5.2. Структурная организация цепи переноса электронов

5.3. Специфические и общий пути катаболизма

5.4. Окислительное декарбоксилирование пирувата

5.5. Цитратный цикл

5.1. ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФО-РИЛИРОВАНИЕ АДФ

Источником энергии для человека служит распад органических веществ пищи. С питательными веществами поступают преимущественно макромолекулы (полисахариды, белки, жиры), которые в процессе пищеварения расщепляются на более мелкие молекулы (глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерол). В клетках эти вещества подвергаются превращениям, включаясь в метаболизм (обмен веществ). Они могут использоваться для синтеза более сложных молекул (анаболизм) либо распадаются до конечных продуктов СО₂ и Н₂О в процессах катаболизма (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Обмен веществ в организме

Распад веществ в тканях сопровождается потреблением кислорода и выделением диоксида углерода. При этом выделяется энергия, необходимая для функционирования клеток. Вдыхаемый кислород (более 500 л/сут) используется для синтеза метаболической воды с участием водорода окисляемых субстратов (SH₂) в процессе, который получил название тканевого дыхания:

Например, окисление 1 моль глюкозы происходит с выделением 2780 кДж энергии:

C₆H₁₂О₆+6О₂ → 6CО₂ + 6H₂О +2780 кДж/мoль

Энергия окисляющихся веществ используется клетками для синтеза АТФ из АДФ. Фосфорилирование АДФ в клетках происходит путем присоединения неорганического фосфата Н₃РО₄. Реакция идет с затратой энергии (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Цикл АДФ-АТФ

Образующийся нуклеотид АТФ имеет две мак-роэргические связи (~) и используется в клетках как универсальный источник энергии для синтеза веществ и других видов работы (активный транспорт веществ через мембраны, мышечное сокращение и т.д.).