Питание и обмен веществ и энергии в клетке

Протоны транспортируются через внутреннюю мембрану митохондрий и накапливаются в межмембранном пространстве. Электроны с помощью электрон-транспортной цепи доставляются в матрикс на конечный акцептор — кислород. В результате образуются анионы кислорода.Накопление протонов в межмембранном пространстве приводит к возникновению электрохимического потенциала на внутренней мембране митохондрий. При достижении определенной концентрации протоны начинают активно перемещаться в матрикс, проходя через специфические каналы фермента АТФ-синтетазы. Электрохимическая энергия применяется для синтеза большого количества молекул АТФ. В матриксе протоны кооперируются с анионами кислорода и образуется вода.Следовательно, при полном расщеплении одной молекулы глюкозы клетка способна синтезировать 38 молекул АТФ. Общее уравнение клеточного дыхания можно записать следующим образом:С6Н1206 + 602 + 38АДФ + 38Н3Р04 ->• 6С02 + 6Н20 + 38АТФ.Основным источником энергии для клеток при этом являются углеводы, однако в процессах энергетического обмена также могут использоваться продукты расщепления жиров и белков [5].Рис. 6. Общая схема клеточного дыхания7. Способы питания клеток. Гетеротрофы, автотрофыВсе клетки организма непрерывно обмениваются энергией и веществом друг с другом. Энергия необходима каждой клетке, чтобы осуществлять реакции превращения веществ и синтеза необходимых продуктов, которые клетка использует для своего пластического обмена. Однако для нормальной жизнедеятельности клетке необходима не только энергия, но и различные химические вещества. Поэтому значительная часть веществ, получаемых клеткой извне, используется для построения и восстановления клеточных структур. Питанием называют совокупность всех процессов, включающих поступление, всасывание и усвоение пищевых веществ. В процессе питания клетки получают химические соединения, используемые ими для всех процессов жизнедеятельности. По способу получения органических веществ все клетки делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать необходимые органические вещества, получая из окружающей среды углерод в виде углекислого газа, воду и минеральные соли. К данной группе можно отнести зеленые клетки растений.Гетеротрофы не способны самостоятельно синтезировать весь набор необходимых им для жизнедеятельности органических веществ, в связи с чем они поглощают нужные им соединения извне. Затем они синтезируют из полученных органических веществ собственные белки, липиды, углеводы. К гетеротрофам относятся многие бактерии. Кроме того, клетки растений, неспособные к фотосинтезу (например, клетки корня), также питаются гетеротрофно. Поскольку получают органические вещества из других органов зеленого растения. Существуют также организмы, способные использовать оба способа питания. Это, например, эвглена зеленая: на свету этот организм — фототроф, а в темноте — гетеротроф. Полученные авто- или гетеротрофным путем органические вещества не могут обеспечивать энергией процессы, проходящие в клетке. За счет энергии химических связей данных веществ сначала обязательно синтезируется универсальный для всех живых существ источник энергии — АТФ. На сегодняшний день первичной энергией для клеток всех живых существ на Земле является энергия солнца [2]. Рис. 7. Способы питания клетки.ЗаключениеРезюмируя вышеизложенное, следует отметит, что поставленные цели и задачи выполнены в полном объеме.Гомеостаз на уровне клетки - это частный случай наблюдаемого в природных открытых системах поддержания стационарного состояния. Биологические системы способны активно противостоять изменениям окружающей среды и стационарное состояние у них - следствие функционирования механизмов регуляции.Совокупность реакций биосинтеза называют пластическим обменом либо ассимиляцией(лат. "симилис" - сходный). Смысл данного процесса состоит в том, что поступающие в клетку из внешней среды вещества, резко отличающиеся от вещества клетки, в результате ряда химических превращений становятся веществами клетки.Совокупность реакции расщепления органических веществ называют энергетическим обменом клетки или диссимиляцией. Диссимиляция прямо противоположна ассимиляции: в результате данной реакции вещества утрачивают сходство с веществами клетки.Метаболизм (греч. mεταβολή – изменение или μεταβολισμός - обмен веществ) – представляет собой набор химических превращений жизнеобеспечения внутри клеток живущего организма. Эти катализируемые ферментами химические реакции позволяют организмам расти и размножаться, поддерживать их структуру и реагировать на условия внешней среды.Первый этап энергетического обмена — подготовительный. Пища поступает в организм в виде сложных высокомолекулярных соединений. Прежде чем поступить непосредственно в клетки, питательные вещества должны разрушиться до низкомолекулярных, наиболее доступных для клеточного усвоения веществ. На данном этапе проходит гидролитическое расщепление органических веществ, протекающее при участии воды. Оно проходит под влиянием ферментов в желудочно-кишечном тракте многоклеточных животных, в пищеварительных вакуолях одноклеточных, а на клеточном уровне — в лизосомах.Второй этапвыполняется на клеточном уровне при отсутствии кислорода. Он протекает в цитоплазме клетки. Рассмотрим расщепление глюкозы, как одного из ключевых веществ обмена в клетке. Все остальные органические вещества на разных этапах втягиваются в процессы ее превращения. Бескислородное расщепление глюкозы называется гликолизом.Третий этап — биологическое окисление, или дыхание. Данный этап протекает только непосредственно в присутствии кислорода и иначе называется кислородным. Он протекает в митохондриях клетки.Питанием называют совокупность всех процессов, включающих поступление, всасывание и усвоение пищевых веществ. В процессе питания клетки получают химические соединения, используемые ими для всех процессов жизнедеятельности. По способу получения органических веществ все клетки делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать необходимые органические вещества, получая из окружающей среды углерод в виде углекислого газа, воду и минеральные соли. Список использованной литературыВилли, К. Биология (биологические процессы и законы) / К. Вилли, В. Детье. - М.: Мир, 2013. - 822 c.Захаров, В.Б. Биология. Общие закономерности / В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, В.И. Сивоглазов. - М.: Школа-Пресс, 2005. - 624 c.Карузина, И.П. Биология / И.П. Карузина. - М.: Медицина, 2017. - 328 c.Козлова, Л. А. Биология. Биология - наука о живой природе. Клетка как биологическая система. Организмы как биологическая система. Экспресс-репетитор для подготовки к ЕГЭ / Л.А. Козлова. - М.: АСТ, Астрель, ВКТ, 2010. - 160 c.Скворцов, П.М. Биология - полный школьный курс / П.М. Скворцов, А.И. Никишов, В.С. Рохлов, и др.. - М.: АСТ-Пресс, 2000. - 571 c.Э. де Робертис, Новинский В. Биология клетки / Э. де Робертис, Новинский В., Ф. Саэс. - М.: Мир, 2004. - 582 c.