Параграф 9 Биология 9 класс Пономарев | Конспект

Обмен веществ — основа существования клетки

Понятие об обмене веществ

Обмен веществ — это совокупность биохимических реакций, происходящих в клетке и обеспечивающих её жизнедеятельность. Основу обмена веществ составляют два противоположных процесса: ассимиляция (синтез сложных органических соединений из простых) и диссимиляция (расщепление сложных веществ с выделением энергии). Ассимиляция происходит с потреблением энергии и образованием энергетических запасов клетки, таких как гликоген или жиры. Диссимиляция, напротив, сопровождается высвобождением энергии, которая затем используется для синтеза АТФ. Эти процессы поддерживают клеточную активность и обеспечивают рост и развитие организма. Без обмена веществ клетка не могла бы поддерживать своё существование и взаимодействовать с окружающей средой.

Ассимиляция и диссимиляция

Ассимиляция — это процесс создания сложных органических молекул из более простых, таких как аминокислоты, нуклеотиды и сахара. Она сопровождается запасанием энергии в химических связях. Ассимиляция наиболее интенсивно происходит у молодых растущих клеток и в условиях активного метаболизма. Важнейшими процессами ассимиляции являются синтез белков, липидов и углеводов, что обеспечивает рост и развитие клетки. Диссимиляция, напротив, включает расщепление сложных молекул на более простые вещества, при этом освобождается энергия, которая запасается в виде молекул АТФ. Эти процессы вместе составляют основу энергетического обмена клетки и поддерживают её метаболическую активность.

Энергетика клетки

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — это основной источник энергии в клетке. Молекула АТФ состоит из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты. При разрыве химических связей между остатками фосфорной кислоты высвобождается энергия, которая используется для различных клеточных процессов, таких как синтез белков и транспорт веществ. АТФ выполняет роль универсального переносчика энергии и служит для быстрой мобилизации энергетических ресурсов клетки. В процессе жизнедеятельности АТФ постоянно превращается в АДФ и обратно, что обеспечивает поддержание энергетического баланса клетки. Синтез АТФ происходит в митохондриях и хлоропластах — основных энергетических органеллах клетки.

Роль АТФ в клетке

АТФ используется клеткой в качестве основного источника энергии для всех процессов. При гидролизе одной молекулы АТФ освобождается около 30 кДж/моль энергии, которая используется для активного транспорта веществ через мембрану, движения мышц и синтеза новых молекул. В условиях интенсивной работы клетки АТФ может расщепляться и синтезироваться тысячи раз в минуту, поддерживая клеточный метаболизм. Молекулы АТФ также участвуют в регуляции обмена веществ и активации ферментов, что делает её незаменимой для всех живых клеток. АТФ действует как «энергетическая валюта», которую клетка использует для оплаты своих энергетических затрат.

Цикл АТФ — АДФ

При гидролизе АТФ до АДФ высвобождается один фосфат и выделяется энергия. Образующаяся АДФ может снова превращаться в АТФ, если к ней присоединяется фосфатная группа. Этот процесс называется фосфорилированием и происходит в митохондриях или хлоропластах. Ферменты, участвующие в этом цикле, строго регулируются клеткой, что позволяет ей поддерживать стабильный уровень энергии даже при изменяющихся условиях. Фосфорилирование и дефосфорилирование АТФ управляют всеми энергетическими потоками в клетке и определяют её способность к выполнению функций.

Энергетический баланс клетки

Клетка постоянно контролирует уровень АТФ, чтобы обеспечивать себя энергией для роста, деления и адаптации. Избыток АТФ запасается в виде креатинфосфата в мышцах или в виде крахмала и гликогена в растительных и животных клетках. Недостаток АТФ может привести к нарушению обмена веществ и снижению активности клетки. Для поддержания энергетического баланса клетка использует дополнительные пути получения энергии, такие как гликолиз и окислительное фосфорилирование. Таким образом, энергетический обмен является ключевым фактором, определяющим жизнедеятельность и выживаемость клетки.