Поняття про обмін речовин та енергії. Стадії катаболізму і анаболізму.

Утилізація енергії поживних|живлячих,поживних| речовин - складний процес, який протікає в три фази:

На стадії 1 крупні|великі| молекули полімерів розпадаються на мономірні суб'одиниці|: білки на амінокислоти, полісахариди на цукри, а ліпіді - на жирні кислоти і відповідні спірти|. Цей попередній процес, званий травленням, здійснюється головним чином поза|зовні| клітками|клітинами| під дією ферментів, секретіруємих| в порожнину травного тракту. На стадії 2 невеликих молекули, що утворилася, поступають в клітки|клітини| і піддаються подальшому|дальшому| розщеплюванню в цитоплазмі. Велика частина|частка| вуглецевих і водневих атомів цукрів| перетворюється в піруват|, який, проникнувши в мітохондрії, утворює там ацетилову групу хімічно активного з'єднання|сполучення,сполуки| ацетілкофермента| А (ацетіл-СоА|). Велика кількість ацетіл-СоА| утворюється також при окисленні жирних кислот. На стадії 3 відбувається|походить| повне|цілковите| розщеплювання ацетилової групи ацетіл-СоА| до СО₂ і Н₂О. Саме на цій завершальній стадії утворюється велика частина|частка| АТФ|. У серії зв'язаних хімічних реакцій більше половини тієї енергії, яку, згідно теоретичним розрахункам, можна витягнути з|із| вуглеводів і жирів при окисленні їх до Н₂О і СО₂, використовується для здійснення енергетично невигідної реакції Фн + АДФ| ® АТФ|. Оскільки решта частини|частки| енергії, що вивільняється при окисленні, виділяється кліткою|клітиною| у вигляді тепла, результатом утворення АТФ| є|з'являється,являється| загальне|спільне| зростання неврегульованості Всесвіту, що повністю відповідає другому закону термодинаміки.

Завдяки утворенню|утворенню| АТФ| енергія, спочатку витягнута шляхом окислення з|із| вуглеводів і жирів, перетвориться в зручнішу концентровану форму хімічної енергії. У розчині, що знаходиться|перебуває| у внутріклітинному|внутрішньоклітинному| просторі типової клітки|клітини|, є|наявний| приблизно 1 млрд. молекул АТФ|, гідроліз яких до АДФ| і фосфату забезпечує необхідною енергією множину|безліч| енергетично невигідних реакцій.

Найважливішим|поважнішим| етапом стадії 2 катаболізм є|з'являється,являється| гліколіз – послідовність реакцій, що приводять|призводять,наводять| до розщеплювання глюкози. При гліколізі молекула глюкози, що містить|утримує| 6 атомів вуглецю, перетворюється на 2 молекули пірувата|, що містять|утримують| по 3 атоми вуглецю кожна. Для такого перетворення потрібно 9 послідовних ферментатівних| реакцій, в яких відбувається|походить| утворення ряду|лави,низки| проміжних фосфатвмісних| сполук|сполучень,сполук|.

Послідовність реакцій гліколізу можна розділити на три етапи: 1) у реакціях 1-4 перетворення глюкози на трьохвуглецевий гліцеральдегид-3-фосфат| (для цього перетворення потрібні дві фосфатні групи, а необхідна енергія виділяється при гідролізі АТФ|); 2) у реакціях 5-6 альдегідна група кожної молекули гліцеральдегид-3-фосфата| окислюється|окисляється| до карбоксильної, і енергія, що виділяється при цьому, витрачається на синтез АТФ| з|із| АДФ| і Фн; 3) у реакціях 7-9 ті дві молекули фосфату, які приєдналися до цукру на першій стадії, переносяться назад на АДФ|, внаслідок чого утворюється АТФ| і компенсуються витрати|затрати| АТФ| на етапі 1.

Сумарний вихід енергії при гліколізі зводиться до синтезу двох молекул АТФ| (на одну молекулу глюкози), які утворилися в реакціях 5 і 6. Таким чином, дані реакції мають вирішальне|ухвальне| значення для гліколізу. Ці дві реакції – єдині у всьому процесі, в яких з|із| Фн формується високоенергетичний фосфатний зв'язок. Сумарним результатом цих двох реакцій є|з'являється,являється| окислення цукрового альдегіду у фосфогліцеринову| кислоту, перенесення|перенос| Фн на АДФ| з|із| утворенням високоенергетичного зв'язку АТФ| і відновлення НАД⁺ до НАДН|.

Для більшості кліток|клітин| тварин гліколіз передує стадії 3 катаболізму, оскільки молочна кислота, що утворюється при гліколізі, швидко поступає в мітохондрії, де окислюється|окисляється| до СО2 і Н2О. Проте у|в,біля| анаеробних організмів і тканин, здатних|здібних| працювати в анаеробних умовах, гліколіз може стати основним джерелом клітинного|кліткового| АТФ|. У цих випадках молекули пірувата| залишаються в цитозоле| і перетворюються на лактат, який потім виводиться з|із| клітки|клітини|. Подальше перетворення пірувату| в цих реакціях, що називають бродінням, потрібне для того, щоб повністю використовувати відновний потенціал, одержаний|отриманий,набутий| в реакції 5 гліколізу, і таким шляхом|колією,дорогою| регенерувати НАД+, необхідний для подальшого|дальшого| здійснення гліколізу.