Поступление вещества в клетки
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Обмен веществ и энергии (метаболизм) — совокупность химических реакций, протекающих в клетках или в целостном организме и заключающихся в синтезе сложных молекул и новой протоплазмы (анаболизм) и в распаде молекул с освобождением энергии (катаболизм).
Энергия необходима для
· биосинтеза (образования нового вещества),
· осмотической работы (поглощения и секреции клетками разных веществ),
· механической работы (при движении) и других реакций.
Энергетические процессы у всех живых существ сходны.
В основе регуляции метаболических путей лежат общие механизмы.
Анаболизм и катаболизм
Основные метаболические процессы:
Ø анаболизм (ассимиляция)
Ø катаболизм (диссимиляция).
Анаболизм (от греч. anabole — подъём), ассимиляция, совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей. Заключается в синтезе сложных молекул из более простых с накоплением энергии.
Процессы :
· синтез белков
· синтез нуклеиновых кислот
· фотосинтез (частный случай анаболизма)
Катаболизм (от греч. katabole — сбрасывание, разрушение), диссимиляция - совокупность ферментативных реакций в живом организме, направленных на расщепление сложных органических веществ — белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов, поступающих с пищей или запасённых в самом организме (жиры, крахмал гликоген и др.) с освобождением энергии.
|
|
|
Этот распад происходит в результате переваривания и дыхания. Является экзотермическим процессом
Процессы:
· клеточное дыхание
· гликолиз
· брожение
В процессе катаболизма энергия, заключённая в химических связях крупных органических молекул, освобождается и запасается в форме связей АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота ).
Молекулапредставляет собой нуклеотид.
АТФ —главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.
Цикл АТФ-АДФ является основным механизмом обмена энергии в живых системах.
Строение АТФ:
· азотистое основание – аденин
· пятиуглеродный сахар – рибоза
· три остатка фосфорной кислоты
Фосфатные группы в молекуле АТф соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями
В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется АДФ (аденозиндифосфорная кислота) и высвобождается порция энергии:
АТФ + Н2О АДФ +Н3РО4 + 40 кДж
АДФ + Н2О АМФ +Н3РО4 + 40 кДж
Фосфорилирование процесс образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях:
|
|
|
АДФ+ Н3РО4+ 40 кДж АТФ + Н2О
Поступление вещества в клетки
Градиент концентрации - разность концентрации веществ внутри и снаружи клетки называют.
Основные пути поступления веществ в клетки:
| пассивный транспорт | обеспечивается диффузией через мембрану по градиенту концентрации. Молекулы обычно переходят из области высокой концентрации в область более низкой концентрации. Вещества в клетку проникают через поры, имеющиеся в клеточной мембране. Не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ. Скорость диффузии вещества зависит: · от его растворимости в мембране · коэффициента диффузии в мембране · разности концентрации веществ в клетке и за ее пределами (в среде). Если молекулы транспортируемого вещества заряжены, то к влиянию градиента концентрации добавляется влияние электрических потенциалов по обе стороны мембраны. Градиент концентрации и электрический градиент в совокупности составляют электрохимический потенциал, который позволяет транспортировать в клетку только положительно заряженные ионы. | Этим путем в клетку проникают вода, двуокись углерода и молекулы органических веществ, способные хорошо растворяться в жирах |
| ||
| катализируемый транспорт «облегченная» диффузия | Повышение скорости диффузии разных веществ, например, сахаров, аминокислот и нуклеозидов через мембрану под воздействием ферментов. Зависит от градиента концентрации. Является переносом по градиенту концентрации, она тоже непосредственно не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ. | Некоторые сахара, в частности, глюкоза | |||
| активный транспорт | Перенос вещества против градиента концентрации, т. е. из области низкой концентрации в область более высокой концентрации. Связан со способностью мембраны поддерживать разность электрических потенциалов (помимо поддержания разности в концентрациях веществ внутри и снаружи клетки), под которыми понимают различия между электрическими потенциалами внутри и вне клетки, а также с затратами энергии на работу в виде перемещения веществ против электрохимического градиента, т. е. «вверх» | эффективен в случае переноса ионов 
| |||
| эндоцитоз : | ответственен за поступление в клетки макромолекул (белков, по-линуклеотидов, полисахаридов) и разных твердых частиц, включая бактерии | ||||
| фагоцитоз | процесс активного захватывания и поглощения живых и неживых частиц одноклеточными организмами или особыми клетками (фагоцитами) многоклеточных животных организмов. Обеспечивается путем выпячиваний своей клеточной мембраны и образования пузырьков, сливающихся затем с плазматической мембраной и открывающихся внутрь клетки. Вошедшие внутрь клеток частицы поступают в лизосомы, где с помощью клеточных (лизосомных) ферментов разрушаются и усваиваются затем клетками. | У многоклеточных (млекопитающих) выполняется специализированными клетками (лейкоцитами). У простейших является формой питания. Биологическое значение фагоцитоза у млекопитающих заключается в том, что он обеспечивает иммунную (фагоцитарную) защиту организма | |||
| пиноцитоз | захват клеточной поверхностью жидкости с содержащимися в ней веществами путем впячиваний плазматической мембраны и образования пузырьков (канальцев), куда поступает жидкость. Канальцы после заполнения жидкостью отшнуровываются, поступают в цитоплазму и доходят до лизосом, где их стенки перевариваются, в результате чего содержимое (жидкость) канальцев освобождается и подвергается дальнейшей обработке лизосомными ферментами. | Один из основных механизмов проникновения в клетку высокомолекулярных соединений, в частности белков и углеводно-белковых комплексов. Наиболее активный П. наблюдается у амёб, в эпителиальных клетках кишечника и почечных канальцев, в эндотелии сосудов и растущих ооцитах, в клетках кровеносной и лимфатической систем, в клетках злокачественных опухолей, а также в клетках тканей, для которых характерен повышенный уровень обмена веществ. |
обеспечивают проникновение в клетки лишь малых молекулЭкзоцитоз — процесс секретирования клетками различных веществ в окружающую их среду
|
|
|
Виды экзоцитоза :
Конститутивный экзоцитоз
осуществляется периодически, по мере накоплениях секрета, без видимого воздействия внеклеточных факторов, при колебаниях гидратированности клетки, без участия аппарата Гольджи и Са2+—независимо (инсулин и ряд других гормонов, нейротрансмиттеров и многих ферментов.)
Регулируемый экзоцитоз отличается необходимостью для запуска внеклеточного воздействия и четкой стадийностью процесса. Каждая из стадий регулируется дифференцированно. Специфика экзоцитоза определяется химической природой выделяеммых веществ, невезикулярной или везикулярной формами его выведения.
С помощью экзоцитоза из клетки удаляются также частицы, оказавшиеся непереваренными путем фагоцитоза. У большинства клеток циклы эндоцитоз-экзоцитоз непрерывны.
Фотосинтез
Фотосинтез — это синтез органических соединений в листьях зеленых растений из воды и углекислого газа атмосферы с использованием солнечной (световой) энергии, адсорбируемой хлорофиллом в хлоропластах.
Благодаря фотосинтезу происходит улавливание энергии видимого света и превращение ее в химическую энергию, сохраняемую (запасаемую) в органических веществах, образуемых при фотосинтезе
Основная роль фотосинтезирующих организмов:
1) трансформация энергии солнечного света в энергию химических связей органических соединений;
2) насыщение атмосферы кислородом;
Созданная фотосинтезом атмосфера защищает живое от губительного коротковолнового УФ-излучения (кислородно-озоновый экран атмосферы).
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 867; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!