МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ, АНАТОМІЯ, ФІЗІОЛОГІЯ ТА ПАТОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - Я.І.Федонюк 2010
БІОЛОГІЯ
РОЗДІЛ 1. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
1.3. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИЙ І КЛІТИННИЙ РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ
1.3.2. Структурно-хімічна функціональна організація еукаріотичних клітин
Енергетичне забезпечення клітини: АТФ, окислювальне фосфорилювання, розподіл енергії
АТФ (аденозинтрифосфорна кислота) — універсальний постачальник енергії для всіх ендергонічних процесів у клітині. За хімічною будовою АТФ - це нуклеотид, який складається з аденіну, рибози і трьох залишків фосфорної кислоти; містить два фосфорнокисневих зв'язки, які багаті на енергію (макроергічні зв 'язки). У реакціях обміну речовину АТФ під дією ферментів легко втрачає один або два залишки фосфорної кислоти; при цьому утворюється відповідно аденозиндифосфат (АДФ) або аденозинмонофосфат (АМФ) і вивільнюється енергія з розрахунку 42 кДж на один залишок фосфорної кислоти. Приєднання залишків фосфорної кислоти до АМФ або АДМ супроводжується нагромадженням енергії в новоутвореній молекулі АТФ.
Шляхи утворення АТФ у клітині - гліколіз, окислювальне фосфорилювання. Гліколіз - процес розщеплення глюкози, який відбувається в цитозолі клітини. При цьому шестивуглецева молекула глюкози С6Н12О6 розщеплюється до двох тривуглецевих молекул піровиноградної або молочної кислоти. Гліколіз є різновидом бродіння, за рахунок якого забезпечують свою потребу в енергії у формі АТФ більшість існуючих на Землі анаеробних організмів або аеробів за умови недостатнього забезпечення молекулярним киснем. В організмі людини і тварин розрізняють аеробний гліколіз, який супроводжується утворенням з однієї молекули глюкози двох молекул піровиноградної кислоти (пірувату) С3Н4О3 і анаеробний гліколіз - утворення з однієї молекули глюкози двох молекул молочної кислоти (лактату) С3Н6О3. Аеробний гліколіз розглядають також як проміжний етап аеробного окислення глюкози до кінцевих продуктів - СО, і води. У результаті розщеплення однієї молекули глюкози в реакціях аеробного або анаеробного гліколізу сумарний вихід АТФ складає дві молекули:
Процес гліколізу малоефективний. Пояснюється це тим, що кінцеві продукти гліколізу ще містять чимало зв'язаної енергії. Основну роль у забезпеченні клітин енергією в формі АТФ відіграє окислювальне фосфорилювання. Синтез АТФ при цьому здійснюється в мітохондріях. На внутрішніх мембранах мітохондрій відбувається аеробне дихання і окислювальне фосфорилювання. При кисневому диханні (біологічному окисленні) вилучається енергія з органічних речовин. Ця система організована у вигляді ланцюга електронного транспорту, або дихального ланцюга мітохондрій. Окислювальне фосфорилювання - процес, шляхом якого хімічна енергія, що вивільняється під час транспортування електронів упродовж дихального ланцюга мітохондрій, уловлюється та використовується для синтезу аденозинтрифосфату (АТФ) з аденозиндифосфату (АДФ) та неорганічного фосфату (Фн). Синтез АТФ з АДФ та неорганічного фосфату Ф що відбувається в мітохондріях, отримав назву спряження дихання та окилювального фосфорилювання. У результаті окислювального фосфорилювання утворюється 36 молекул АТФ:
Сумарне рівняння аеробного окислення глюкози, яке враховує АТФ, що утворилася в результаті гліколізу і в результаті окислювального фосфорилювання, має наступний вигляд:
Енергія, акумульована в макроергічних зв'язках АТФ, стає доступною для її використання в усіх процесах життєдіяльності клітини. АТФ -універсальний акумулятор енергії.