Энергетический обмен в клетке, роль митохондрий в нем

Энергетический обмен (катаболизм или диссимиляция) — это совокупность реакций расщепления сложных органических веществ до простых, сопровождающаяся выделением энергии, которая запасается в форме молекул АТФ. Этапы энергетического обмена

1. Подготовительный этап. Происходит в цитоплазме клетки или пищеварительном тракте под действием ферментов. Сложные полимеры расщепляются до мономеров: белки — до аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, углеводы — до моносахаридов (глюкозы). Вся выделяющаяся энергия рассеивается в виде тепла.
2. Бескислородный этап (гликолиз). Протекает в гиалоплазме (цитозоле) клетки без участия кислорода. Одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). В ходе этого процесса выделяется энергия, достаточная для синтеза 2 молекул АТФ.
3. Кислородный этап (клеточное дыхание). Самый эффективный этап, который происходит исключительно внутри митохондрий при наличии кислорода. ПВК окисляется до углекислого газа и воды, что дает еще 36 молекул АТФ (в сумме за весь цикл расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 АТФ).

Роль митохондрий в энергетическом обмене Митохондрии называют «энергетическими станциями» клетки, так как они обеспечивают до 95% всей клеточной энергии. Их роль заключается в реализации следующих ключевых процессов:

• Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот). Происходит в матриксе митохондрии. Здесь продукты расщепления ПВК, жирных кислот и аминокислот окончательно окисляются, поставляя электроны для следующего этапа.
• Окислительное фосфорилирование. Главный механизм синтеза АТФ, протекающий на внутренней мембране митохондрий (кристах). Специальные белковые комплексы (электронтранспортная цепь) и фермент АТФ-синтаза используют энергию переноса электронов и разность потенциалов для «зарядки» молекул АДФ до АТФ.
• Окисление жирных кислот. В митохондриях происходит β-окисление жиров, что является важнейшим альтернативным источником энергии при дефиците углеводов.

Эффективная работа митохондрий позволяет клетке получать в 18 раз больше энергии из одной молекулы глюкозы, чем при бескислородном расщеплении. Хотите разобрать подробнее работу АТФ-синтазы или химизм цикла Кребса?