Виды метаболизма
Рисунок 1. Виды метаболизма. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Метаболизм (обмен веществ) состоит из двух процессов:
- Диссимиляция (энергетический обмен, катаболизм) - распад сложных веществ на простые с выделением энергии. По способу диссимиляции выделяют аэробов и анаэробов.
- Ассимиляция (пластический обмен, анаболизм) - совокупность процессов биосинтеза, которые протекают в живом организме.
По способу ассимиляции выделяют автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы представляют собой организмы, которые способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца или энергию окисления неорганических веществ. Гетеротрофы являются организмами, которые получают готовые органические вещества вместе с пищей.
Диссимиляция у аэробов
Выделяют три этапа:
- Подготовительный этап. Протекает в пищеварительной системе или в клетке под действием ферментов лизосом. Биополимеры распадаются до мономеров с выделением тепла.
- Бескислородный (анаэробный) этап.Проходит в матриксе цитоплазмы. Начинается гликолиз. Под действием ферментов глюкоза расщепляется до двух молекул ПВК, выделяются 4 молекулы водорода, которые присоединяются к НАД+ и образуют НАД⋅H. Также выделяется 2 молекулы АТФ.
- Кислородный (аэробный) этап. Проходит в митохондриях. Идет цикл Кребса
Рисунок 2. Цикл Кребса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Диссимиляция у анаэробов
Диссимиляция анаэробов отличается от предыдущей тем, что отсутствует кислородный этап. Энергетический обмен анаэробов называют брожением. Выделяют следующие виды брожения:
- молочнокислое: C6H12O6→2CH3−CH(OH)−COOH;
- спиртовое: C6H12O6→2C2H5OH+2CO2;
- маслянокислое : C6H12O6→CH3−CH2−CH2−COOH+2CO2+2H2.
При распаде одной молекулы глюкозы выделяются две молекулы АТФ.
Рисунок 3. Диссимиляция. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Ассимиляция у автотрофов
Ассимиляция у автотрофов протекает в виде фотосинтеза и хемосинтеза.
Фотосинтез.
Рисунок 4. Фотосинтез. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Суммарное уравнение: 6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2
Световая стадия (в тилакоидах).
Хлорофилл поглощает энергию света и переходит в возбужденное состояние. Далее электроны с фотосистем I и II поступают на цепь переноса электронов. Свободные места в первой фотосистеме заполняются электронами из второй фотосистемы, а свободные места во второй фотосистеме - электронами в результате фотолиза воды. При движении электронов теряется энергия, которая расходуется на синтез АТФ. Электрон из первой фотосистемы присоединяется к НАД+ и образуют НАД⋅H. Одновременно происходит фотолиз воды, то есть ее расщепление под действием солнечного света, в результате чего образуются электроны, которые идут во вторую фотосистему, протоны и кислород.
Темновая стадия (в строме/матриксе хлоропластов).
Цикл Кальвина: Молкула углекислого газа реагирует с 1,5 - рибулезодифосфатом, в результате чего образуется промежуточный продукт C6, который разлагается водой на две молекулы C3. После этого полученные вещества синтезируются во фруктозу, а далее - в глюкозу.
Хемосинтез.
Суть данного процесса заключается в образование органических веществ из неорганических с использованием энергии, которая была получена при окислении неорганических веществ.
- серобактерии: 2H2S+O2→2S+2H2O+Q, 2S+3O2+2H2O→2H2SO4+Q,
- нитрифицирующие бактерии: 2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+Q, 2HNO2+O2→2HNO3+Q,
- водородные бактерии: 2H2+O2→2H2O+Q,
- железобактерии: 4Fe(HCO3)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3+8CO2+Q, 4FeO+O2→2Fe2O3+Q.