Энергетический обмен. 
Обмены веществ, происходящие в клетках человека

Энергетический обмен состоит из трех этапов:

I этап — подготовительный. На первом этапе происходит расщепление высокомолекулярных органических веществ до низкомолекулярных в процессе реакций гидролиза, идущих при участии воды. Он протекает в пищеварительном тракте, а на клеточном уровне — в лизосомах. Вся энергия, выделяющаяся на подготовительном этапе, рассеивается в виде тепла.

Реакции подготовительного этапа:

белки + Н 20—" аминокислоты + С; углеводы + Н 20 —" глюкоза + ф; жиры + Н 20 —> глицерин + высшие жирные + кислоты.

II этап — гликолиз, бескислородное окисление. Глюкоза является ключевым веществом обмена в организме. Все остальные вещества на разных стадиях втягиваются в процессы ее превращения. Дальнейшее расщепление органических веществ рассматривается на примере обмена глюкозы.

Процесс гликолиза протекает в цитоплазме. Глюкоза расщепляется до 2 молекул пировиноградной кислоты (ПВК), которые в зависимости от типа клеток и организмов могут превращаться в молочную кислоту, спирт или другие органические вещества. При этом выделяющаяся энергия частично запасается в 2 молекулах АТФ, а частично расходуется в виде тепла. Бескислородные процессы называются брожением.

Реакции гликолиза:

С 6Н 1206-+>2С 3Н 403+4Н-глюкоза ПВК 2АТФ.

• 2С 3Н 603 (молочная кислота) молочнокислое брожение
• 2С 2Н 5ОН + 2С 02 (этиловый спирт) спиртовое брожение

В результате ступенчатого расщепления глюкозы образуются 2 молекулы ПВК — С 3Н 403. При этом освобождаются еще 4 атома Н, которые соединяются с переносчиком НАД+, и образуются 2НАД * Н + Н+. Дальнейшая судьба ПВК зависит от наличия кислорода. В анаэробных условиях ПВК превращается в молочную кислоту или этанол с участием тех же двух молекул НАД * Н + Н+, которые возвращают водород. Если же процесс идет в аэробных условиях, то ПВК и 2НАД * Н + Н+ вступают в реакции биологического окисления.

III этап — кислородный. Биологическое окисление протекает в митохондриях. Пировиноградная кислота поступает в митохондрии, где преобразуется в уксусную кислоту, соединяется с ферментом-переносчиком и входит в серию циклических реакций — цикл Кребса. В результате этих реакций при участии кислорода образуются углекислый газ и вода, а на кристах митохондрий за счет выделяющейся энергии синтезируется 36 молекул АТФ.

Реакции кислородного этапа:

2С 3Н 403 + 602 + 4Н — 6С 02 + 6Н 20.

Таким образом, при расщеплении глюкозы на двух этапах образуется суммарно 38 молекул АТФ, причем основная часть — при кислородном окислении.

Процесс биологического окисления органических веществ называется дыханием.