Клеточное дыхание (биологическое окисление)
Осуществление биосинтеза биологических молекул требует постоянного притока энергии. В автотрофных клеточных биосистемах такой энергией служит лучистая энергия Солнца. В гетеротрофных клеточных биосистемах процесс биосинтеза идёт с помощью энергии, получаемой от расщепления молекул органических веществ — углеводов, белков и жиров. Регулярное поступление энергии является необходимым условием биосинтеза. Поэтому синтез органических веществ сопровождается непрерывной доставкой требуемой энергии, освобождающейся при расщеплении молекул других органических соединений, имеющихся в клетке.
Процесс высвобождения необходимой энергии из органических веществ путём их расщепления называют биологическим окислением или клеточным дыханием.
При этом идёт накопление энергии в виде молекул АТФ и других макроэнергетических соединений.
АТФ, или аденозинтрифосфорная кислота, — это нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты — трифосфата (рис. 66).
Окисление осуществляется путём отрыва от окисляемой молекулы электронов или атома водорода. Такая потеря всегда сопровождается выделением значительного количества энергии. Это объясняется тем, что электроны в составе молекул органических соединений находятся на очень высоких энергетических уровнях этих молекул. Перемещаясь с высоких на более низкие уровни своей или другой молекулы или атома, электроны высвобождают энергию. Молекулы, теряющие электроны, называются донорами, а принимающие их — акцепторами. Конечным акцептором в окислительных процессах клетки часто выступает кислород. Именно поэтому кислород так важен для дыхания многим организмам. Оканчивается биологическое окисление (клеточное дыхание) органических соединений образованием воды и углекислого газа. На примере окисления глюкозы этот процесс клеточного дыхания выражается обобщённым уравнением:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Энергия;
Для осуществления клеточного дыхания многим организмам нужен кислород, в этом случае говорят об аэробном (кислородном) дыхании или аэробном способе высвобождения энергии. Однако в природе существует множество различных групп организмов, которые могут получать энергию для своей жизнедеятельности без использования свободного атмосферного кислорода, т. е. путём бескислородного или анаэробного клеточного дыхания (анаэробное высвобождение энергии).
![]() |
Рис. 66. Схема структуры молекулы АТФ |
Основным веществом, используемым для получения энергии, в клетке обычно служат жиры и глюкоза. Процессы окисления глюкозы протекают в несколько этапов и сопровождаются ступенчатым выделением энергии, что обеспечивает возможность её запасания и дальнейшего перехода в макроэнергетическую связь в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты — АТФ.
Молекула АТФ необычайно энергоемка. Это связано с тем, что её трифосфатный компонент содержит две фосфорангидридные связи. Разрыв одной из них, т. е. отделение от АТФ одного концевого фосфата (ФН), сопровождается выделением 40 кДж на 1 моль вместо 12 кДж, выделяемых при разрыве обычных химических связей других соединений. Образовавшаяся при этом молекула аденозиндифосфата (АДФ) с двумя фосфатными остатками может быстро восстановиться до АТФ или, при необходимости, отдать ещё один концевой фосфат и превратиться в адепозинмонофосфат (АМФ). Упрощенно процессы можно представить на схемах освобождения энергии при отделении концевых фосфатов у АТФ и АДФ (1) до АМФ, а также восстановления АТФ из АДФ (2):
![]() |
Высвобождение энергии из химических связей органических веществ в общих чертах напоминает обратную последовательность процессов её связывания. Поэтому можно сказать, что клеточное дыхание противоположно фотосинтезу и в схематическом виде оно распадается на два этапа: бескислородный этап (гликолиз) и кислородный этап. Материал с сайта http://doklad-referat.com
В отличие от гликолиза, кислородный этап клеточного дыхания является мембранозависимым. Он осуществляется в матриксе митохондрий и на мембранах их крист. Здесь происходит полное окисление пирувата до конечных продуктов — CO2 и H2O. В связи с этим различают две стадии, связанные с окислительным циклом трикарбоновых кислот (цикл Кребса, или лимонный цикл) и с дыхательной цепью переноса электронов, где синтезируется АТФ.
Наличие в живой материи разных высокоупорядоченных биохимических процессов гликолиза (в цитоплазме), кислородного дыхания (в митохондриях), как и фотосинтеза (в хлоропластах), позволяет судить о наличии в живой клетке целостных молекулярных биологических систем, а также о молекулярном структурном уровне как исключительно важном, основополагающем и обеспечивающем все процессы жизни на Земле.

Егэ клеточное дыхание лекция
В чем отличия биологического окисления от горения
Опорный конспект биологического окисления дыхания
Лекции по биохимии биологическая окисление
Митохондрии строение реферат

Как осуществляется биологическое окисление?
Какую роль биологическое окисление играет в процессах жизнедеятельности?
Какое биологическое значение в том, что процессы окисления органических веществ в клетке протекают ступенчато?
В чём отличие биологического окисления от горения?
![]() |
![]() |
![]() |
---|---|---|
Роль микроэлементов и макроэлементов в жизни организмов | Метаболизм | - |