Хотите грамотно и на высшем уровне изучать химию и биологию? Сдать ЕГЭ на высший балл? Тогда заходите, читайте, будем готовиться вместе!
Поговорим про Энергетический обмен
или
Как и откуда у нас берётся энергия?
Ранее мы обсуждали, что такое обмен веществ и в чем разница между катаболизмом и анаболизмом
Энергетический обмен - катаболизм ( то есть расщепление веществ, в результате которого мы получим энергию)
Энергия у нас в организме образуется за счёт молекул АТФ (аденозинтрифосфат)
Упрощенно: всю энергию мы получаем из пищи
И давайте проследим этот путь от начала до конца (от приема пищи до получения долгожданной энергии)
I Первый этап - Подготовительный
Представим, что мы съели стейк с картошкой - упрощенно мы употребили Белки Жиры и Углеводы
Далее они (полимеры- БЖУ) в желудочно-кишечном тракте у нас распадаются ( до своих мономеров)
Белки до аминокислот, Жиры (их называть полимерами нельзя) до глицерина и жирных кислот, а Углеводы до глюкозы.
Энергия, которая выделится на этом этапе рассеивается в виде тепла (вы наверняка замечали, как становится тепло после сытного ужина)
Мономеры белков и жиров для получения энергии в основном не тратятся, у них есть более важные задачи
А глюкоза как раз таки идеально подходит, и дальше разговор будет о ней
Всосавшись в кишечнике в кровь, далее глюкоза идёт в каждую клеточку нашего организма и попадает в цитоплазму
Где начинается:
II Второй этап энергетического обмена - Гликолиз (Бескислородный этап )
Глюкоза, в основе которой 6 углеродов, буквально распадается пополам на два пирувата ( или пировиноградной кислоты/ПВК), в основе которой уже всего 3 углеродика
И тут начинается III Третий этап— Кислородный (в митохондриях)
Кислородный этап состоит из двух последовательных процессов — Цикла Кребса и окислительного фосфорилирования.
Третий (кислородный) этап заключается в том, что при кислородном дыхании ПВК окисляется до окончательных продуктов — углекислого газа и воды, а энергия, выделяющаяся при окислении(по сути сгорания), запасается в виде 36 молекул АТФ (2 молекулы в цикле Кребса и 34 молекулы в ходе окислительного фосфорилирования).
Как же и где это происходит ?
Этот пируват (ПВК) идёт в митохондрии, а если конкретнее, то в матрикс (строма, жидкая ограниченная часть) митохондрий и там проходит цепь превращений - химических реакций ( Цикл Кребса ), в результате которого наша ПВК грубо говоря сгорает до СО2 и Н2О, но самое важное это то, что здесь образуется так скажем предэнергия - НАД Н и ФАД Н2, которая как раз и понадобится дальше для синтеза АТФ
Эта «предэнергия» дальше идёт на внутреннюю мембрану митохондрии (кристы) и там окисляется
НАДН и ФАДН2 передают электроны на электрон-транспортную цепь. Электроны движутся вниз по цепи, теряя энергию за несколько стадий. В итоге электроны передаются на О2 (кислород), восстанавливая его до Н2О.
И за счёт движения этих протонов водорода в митохондрии начинает крутиться своеобразный миксер ( фермент - АТФ- синтаза), в результате работы которого и образуется АТФ ( фосфорная группа присоединяется к АДФ )
(Р.S. Передача осуществляется таким образом, что протоны водорода накапливаются с внешней стороны внутренней мембраны митохондрий
Энергия движения протонов водорода используется для синтеза молекул АТФ, а сами протоны соединяются с анионами кислорода с образованием молекул воды.)
Но ещё у ПВК может быть другая судьба…
Например, когда кислорода сильно не хватает во время физической нагрузки
Из-за недостатка кислорода в интенсивно работающих мышцах синтезируется большое количество молочной кислоты, ( ПВК идет не в Цикл Кребса, а превращается в молочную кислоту - лактат)
Из-за чего развивается метаболический ацидоз, ограничивающий работоспособность мышц (бегун-спринтер не может бежать с максимальной скоростью более 30 секунд). Накопившаяся в мышцах молочная кислота требует окисления, что приводит к резкому усилению вентиляции легких (кому не знакомо тяжелое и частое дыхание после быстрого бега или иной нагрузки?) и последующей мышечной боли, если организм малотренирован. Регулярные физические упражнения позволяют улучшить кровоснабжение мышц и ускорить распад молочной кислоты.