Диссимиляция (энергетический обмен, или катаболизм) — это совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающаяся высвобождением энергии и её запасанием в виде молекул АТФ. У аэрообных организмов (использующих кислород) процесс диссимиляции протекает в три основных этапа. 1. Подготовительный этап Этот этап происходит в желудочно-кишечном тракте (у многоклеточных) или в лизосомах и цитоплазме (у одноклеточных).
- Суть процесса: Крупные органические полимеры расщепляются до простых мономеров под действием ферментов.
- Белки аминокислоты.
- Жиры глицерин и жирные кислоты.
- Полисахариды (крахмал, гликоген) глюкоза.
- Энергетический выход: Вся высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла. АТФ на данном этапе не синтезируется.
2. Бескислородный этап (Гликолиз) Этот этап протекает непосредственно в цитоплазме клетки без участия кислорода. Основным субстратом здесь является глюкоза.
- Суть процесса: Молекула глюкозы ( ) расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК, или пируват) ( ). Химизм: Процесс включает многоступенчатые ферментативные реакции, в ходе которых также образуются восстановленные переносчики водорода ( ). Энергетический выход: Из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. Продолжение (в отсутствие ): Если клетка находится в анаэробных условиях, продукты гликолиза подвергаются брожению (спиртовому, молочнокислому и др.).
3. Кислородный этап (Клеточное дыхание) Этот этап происходит внутри митохондрий и требует обязательного наличия кислорода. Это наиболее эффективная стадия диссимиляции. Процесс делится на два основных подэтапа:
- Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот): ПВК поступает в матрикс митохондрий, где полностью окисляется до углекислого газа ( ). При этом выделяются атомы водорода, которые фиксируются переносчиками ( и ). Окислительное фосфорилирование: Происходит на внутренних мембранах митохондрий (кристах). Атомы водорода передаются по цепи переноса электронов, что создает протонный градиент. Энергия этого градиента используется ферментом АТФ-синтазой для синтеза АТФ.
- Конечные продукты: Углекислый газ ( ) и вода ( ). Энергетический выход: В расчете на одну исходную молекулу глюкозы синтезируется 36 молекул АТФ.
Итоговый баланс При полном окислении одной молекулы глюкозы суммарно образуется 38 молекул АТФ:
- 2 молекулы на этапе гликолиза.
- 36 молекул на кислородном этапе.
Общее уравнение диссимиляции глюкозы: Я могу составить таблицу сравнения гликолиза и клеточного дыхания или подробнее расписать механизм работы цепи переноса электронов.