Біологія. Довідник школяра та абітурієнта
Розділ IV. Обмін речовин та енергії в клітині
Загальна характеристика процесів обміну речовин та енергії
Постійний обмін речовинами та енергією із зовнішнім середовищем є обов’язковою умовою існування живого. Речовини, які надходять в організм людини з їжею, зазнають попередньої обробки (розщеплення полімерів на мономери) в травному каналі, після чого всмоктуються стінками кишечника, потрапляють у кров’яне русло й розносяться до тканин. Включенню речовин у метаболізм передує їх активація.
Усі метаболічні процеси, що відбуваються в організмі, можна віднести до двох напрямків: анаболізму й катаболізму.
Взаємозв’язок між анаболізмом і катаболізмом
Анаболізм (асиміляція, пластичний обмін) — це ферментативні процеси синтезу високомолекулярних речовин (білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів і ліпідів) з низькомолекулярних попередників. Ці процеси потребують затрати енергії, переважно у вигляді нуклеозидтрифосфатів (АТФ та ін.). Вони пов’язані з відновленням метаболітів за рахунок Гідрогену, який поставляють проміжні переносники — кофермента НАД, НАДФ, ФАД.
Схема зв’язку між анаболізмом і катаболізмом
Катаболізм (дисиміляція, енергетичний обмін) — це ферментативне розщеплення високомолекулярних речовин до низькомолекулярних продуктів. Катаболізм відбувається за рахунок окиснення, до того ж Гідроген відбирається від речовин, що окиснюються, за допомогою проміжних переносників — коферментів НАД, НАДФ, ФАД. Катаболізм супроводжується виділенням енергії переважно у вигляді АТФ. Процеси катаболізму можна поділити на три етапи (див. схему).
I етап (підготовчий) — полягає в розщепленні полімерів їжі та клітин на мономери й протікає для більшості процесів (зокрема у травному тракті) шляхом гідролізу. На цьому етапі енергія розсіюється у вигляді тепла.
II етап (анаеробний) — відбувається на внутрішніх мембранах клітини. У цей час мономери окиснюються до спільних проміжних продуктів і вивільняють близько 20 % внутрішньої енергії (η ≈ 40%). Прикладом такого процесу є гліколіз (окиснення глюкози до молочної кислоти).
III етап (аеробне (повне) розщеплення) — відбувається в мітохондріях. Під час цього етапу вивільняється до 80 % запасу внутрішньої енергії метаболітів (η ≈ 55 %).
Анаболізм і катаболізм тісно пов’язані між собою.
