4.6 Анаболическая система клетки и ее органоиды: эндоплазма-
(диссимиляция, энергетический обмен) системы клетки неразрывно связаны, т.
к. все процессы жизнедеятельности клетки немыслимы без энергии АТФ, кото-
рая, в свою очередь, не может образовываться без ферментных систем, строя-
щихся в результате анаболических реакций. Также неразрывно связаны друг с
другом потоки вещества и энергии, т. к. гетеротрофные клетки способны ис-
пользовать только энергию, заключенную в сложных химических соединениях.
К анаболической системе клетки относятся: рибосомы, эндоплазмати-
ческий ретикулум, комплекс Гольджи.
4.7 Катаболическая система и ее органоиды: лизосомы, перокси-
сомы, глиоксисомы, митохондрии
К катаболической системе клетки относятся: лизосомы, пероксисомы,
Пероксисомы — клеточные органеллы, в которых осуществляются окис-
ление жирных кислот, синтез желчных кислот, холестерина, а также эфиросо-
держащих липидов, участвующих в построении миелиновой оболочки нерв-
ных волокон. Они есть во всех эукариотических клетках. Их функции сильно
различаются в клетках разных типов. Это один из главных центров утилизации
кислорода в клетке. Содержат ферменты: оксидазы, уратоксидазы и каталазы.
Каталаза окисляет фенолы, муравьиную кислоту, формальдегид и спирты.
Этот тип окислительных реакций особенно важен в клетках печени и почек,
где пероксисомы обезвреживают ядовитые вещества, попадающие в кровоток.
Глиоксисомы — клеточные органеллы растений, которые содержат
ферменты, необходимые для превращения жиров в углеводы. Они прини-
мают метаболиты, поступающие из жировых капель — сферосом, превра-
щают их в янтарную кислоту, которая затем подвергается последователь-
ному превращению в продукты, восстанавливаемые до сахаров.
Глава 5
ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ КЛЕТКИ
5.1 Клетка — открытая система
Клетка является открытой, саморегулирующейся системой. Для нее
характерен поток вещества, энергии и информации, обеспечивающие об-
менные процессы. Для клетки, как и в целом для организма, различают
внешний и внутренний обмен. Внешний обмен — это обмен с внешней
средой: поступление питательных веществ, выделение продуктов метабо-
лизма. Внутренний обмен осуществляется путем катаболизма (диссимиля-
ции) и анаболизма (ассимиляции). Ассимиляция осуществляется путем ре-
акций пластического обмена (биосинтез белков, жиров, углеводов, фотосин-
тез). По типу ассимиляции организмы делят на автотрофные и гетеротроф-
ные. Диссимиляция осуществляется путем реакций энергетического обмена
(синтез АТФ за счет энергии расщепления сложных органических веществ).
По типу диссимиляции организмы бывают анаэробные и аэробные.
5.2 Организации энергетического обмена в клетке
Энергия — это «способность производить внешнее действие» (М. Планк,
т. е. совершать работу). По виду обмена веществом или энергией с окру-
жающей средой различают следующие виды систем: изолированные (не-
возможен обмен веществ и энергии), адиабатические (невозможен обмен
веществ, но возможен обмен энергией кроме тепловой), замкнутые (невоз-
можен обмен веществ, но возможен обмен энергией в любой форме) и от-
крытые (возможен любой обмен веществом и энергией) системы.
Все клетки и живые организмы являются гетерогенными открытыми
системами. Первичным источником энергии для жизни на Земле является
солнечная энергия. Для всех клеток живых организмов органические ве-
щества (углеводы, жиры и частично белки) с их химической энергией слу-
жат источником энергии, необходимой для жизнедеятельности организма.
Автотрофные организмы сами синтезируют энергию в таком виде, гетеро-
трофные — получают ее от автотрофных. Энергия химических связей, ос-
вобождающаяся при распаде органических веществ, не используется в
клетках сразу для осуществления работы, а превращается в энергию мак-
роэргических связей молекулы АТФ.
В процессе фотосинтеза солнечная энергия в растительных клетках
сначала превращается в энергию молекул АТФ, НАДФН+Н + , а затем моле-
кул органических веществ. В клетках гетеротрофных организмов поток
энергии начинается с поступления готовых органических веществ, а затем
обеспечивается процессами брожения и дыхания. Брожение происходит в
гиалоплазме в анаэробных условиях. При этом промежуточными продуктами
диссимиляции органических веществ являются 2 молекулы пировиноградной
кислоты (С3Н4О3) и две молекулы АТФ. Поэтому, выход энергии при броже-
нии невелик. Он составляет 40 %, а 60 % — рассеивается в виде тепла.
Высокоэнергетичным процессом является дыхание, при котором в
матриксе и на мембранах крист митохондрий образуется еще 36 молекул
АТФ. В сумме энергия одной молекулы глюкозы трансформируется в энергию
38 молекул АТФ. Энергетический выход на кислородном этапе — 36 АТФ
(цикл Кребса — 2 АТФ, электронтранспортная цепь 34 АТФ) (рисунок 4).
Процесс энергетического обмена включает: подготовительный этап, бес-
кислородный и кислородный. На первом этапе наблюдается образование моно-
меров из сложных органических веществ. Во втором — участвует более 10 фер-