Вопрос. Биологическая сущность диссимиляции
Диссимиляция или катаболизм – расщепление веществ, энергетический обмен. Процесс упрощения организации веществ, распад турбулентов при выделении энергии (синтез АТФ). У разных видов образуются подобные вещества (СО2, Н2О, NH3, CO(NH2) и проч).
Механизмы энергоснабжения — брожение, фото- или хемосинтез, дыхание.
А) Брожение (гликолиз) и дыхание, их сущность.
Гликолиз – анаэробный этап, проходит в жидкой части цитоплазмы (гиалоплазма), наиболее древний и самый неэффективный (в связи с неполным (в отсутствие кислорода) окислением, прежде всего глюкозы, в процессе гликолиза для нужд клетки извлекается не более 10% энергии).
Из молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты и 4 АТФ (реальный выход 2 молекулы АТФ).
Формула: C6H12O6=2 C3H4O3 (пировиноградная кислота) +2АТФ(примерно 40% от всей энергии, остальные 60% - тепло)
При недостатке кислорода C3H4O3 переходит в C3H6O3(лактат/молочная кислота), а при избытке распадается на СО2 и воду.
Недоокисленные продукты гликолиза (пируват) поступают в митохондрий, где в условиях полного окисления, сопряженного с фосфорилированием АДФ до АТФ, отдают для нужд клетки оставшуюся в их химических связях энергию.
Тканевое дыхание – самый эффективный, аэробный (кислородный) этап, происходит в митохондриях, на внутренней мембране. Пировиноградная кислота, пройдя через несколько стадий, превращается в углекислый газ и воду, при участии кислорода. При нем выделяется 36 молекул АТФ.
Он включает реакции расщепления глюкозы, жирных кислот, аминокислот, а также использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде АТФ. Энергия АТФ в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы — химическую (синтезы), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ), электрическую, механическую, регуляторную.
В условиях достаточного поступления кислорода, пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А, являющийся основным субстратом для серии реакций, известных как цикл Кребса, или дыхательный цикл.
На матриксе образуется 2 АТФ, СО2, водород + НАД и ФАД, которые переходят в НАД H2, в кристах митохондрий, где посредством дыхательной цепи образуется 34 АТФ и вода.
Б) Энергообразующие системы клетки и их хар-ка.
Митохондрии – это структуры округлой или палочковидной, нередко ветвящейся формы толщиной 0,5 мкм и длиной обычно до 5—10 мкм. В большинстве животных клеток количество митохондрий колеблется от 150 до 1500, однако в женских половых клетках их число достигает нескольких сотен тысяч. В сперматозоидах нередко присутствует одна гигантская митохондрия, спирально закрученная вокруг осевой части жгутика.
Оболочка митохондрий состоит из двух мембран, различающихся по химическому составу, набору ферментов и функциям. Внутренняя мембрана образует впячивания листовидной (кристы) или трубчатой (тубулы) формы. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет матрикс органеллы.
Главная функция митохондрий состоит в ферментативном извлечении из определенных химических веществ энергии (путем их окисления) и накоплении энергии в биологически используемой форме (путем синтеза молекул аденозинтрифосфата —АТФ). В целом этот процесс называется окислительным расформированием. В энергетической функции митохондрий активно участвуют компоненты матрикса и внутренняя мембрана. Именно с этой мембраной связаны цепь переноса электронов (окисление) и АТФ-синтетаза, катализирующая сопряженное с окислением фосфорилирование АДФ в АТФ. Среди побочных функций митохондрий можно назвать участие в синтезе стероидных гормонов и некоторых аминокислот (глутаминовая).
Осуществление тканевого дыхания (аэробный этап диссимиляции).
Лизосомы –
представляют собой пузырьки, которые содержат набор ферментов кислых гидролаз, катализирующих при низких значениях рН гидролитическое (в водной среде) расщепление нуклеиновых кислот, белков, жиров, полисахаридов. Функция лизосом — внутриклеточное переваривание различных химических соединений и структур.
Они содержат ферменты оксидазы, катализирующие образование пероксида водорода, который, будучи токсичным, разрушается затем под действием фермента пероксидазы. Эти реакции включены в различные метаболические циклы, например в обмен мочевой кислоты в клетках печени и почек.
Осуществляют процесс внутриклеточного пищеварения.
Цитоплазма – жидкая среда, место осуществления гликолиза.