Закономерности потока веществ в прокариотической и эукариотической клетках

Подготовительный этап протекает в пищеварительной  системе организмов и в лизосомах  клеток и заключается в том, что  сложные органические соединения расщепляются до более простых: белки до аминокислот, полисахариды до моносахаридов, жиры до глицерина и жирных кислот. Высвобождающаяся энергия рассеивается в виде тепла.

Анаэробный этап протекает  в цитоплазме клеток. При гликолизе  моносахариды, аминокислоты и жирные кислоты распадаются до пировиноградной или молочной кислот. При анаэробном расщеплении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ. В гликолизе участвует 10 ферментов цитоплазмы.

Аэробный этап энергетического  обмена протекает в митохондриях.

Образовавшаяся в процессе гликолиза пировиноградная кислота, соединяется с коферментом А и в таком виде (Ацетил КоА) поступает в матрикс митохондрий. Митохондрии содержат 3 группы ферментов: цикла Кребса (матрикс), тканевого дыхания (кристы) и окислительного фосфорилирования (АТФ-сомы). Ацетил Ко А поступает в цикл Кребса, ферменты которого (дегидрогеназы) постепенно отщепляют от его молекулы атомы водорода, образуя в итоге диоксид углерода. Диоксид углерода выделяется из митохондрии. Атомы водорода расщепляются на протоны и электроны, которые поступают в систему ферментов тканевого дыхания, где в процессе перехода в электронтранспортной цепи (электронный каскад) накапливаются по разные стороны мембран (протоны - на наружной, а электроны - на внутренней поверхности). При достижении критического потенциала (около 200 мВ) протоны проходят через специальные каналы в АТФ-сомах, содержащие ферменты окислительного фосфорилирования. В этот момент электроны отдают свою энергию для присоединения остатков фосфорной кислоты к АМФ с образованием АДФ и к АДФ с образованием АТФ. Электроны, отдавшие энергию, соединяются с протонами, образуя атомы водорода. Водород, соединяясь с кислородом, образует воду. Таким образом, конечным акцептором электронов является кислород.

При аэробном расщеплении  одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ и две молекулы - при анаэробном, всего 38 молекул АТФ. Коэффициент полезного действия митохондрий достигает 60%.

Энергия, синтезированной  в процессе энергетического обмена АТФ используется:

1) для биосинтеза веществ  (до 50%);

2) для транспортировки  веществ (30-40%);

3) для механической  работы (сокращения мышц);

4) для деления клеток;

5) рассеивается в виде  тепла.

Заключение

Помимо различных форм транспорта через мембрану контролируемое движение веществ в клетку и из клетки может происходить с помощью эндоцитоза и экзоцитоза - процессов транспортировки в образованных мембраной пузырьках. При эндоцитозе вещества попадают в клетку в результате инвагинации (впячивания) мембраны. Образующиеся при этом мелкие пузырьки отщепляются от плазматической мембраны и с помощью микротрубочек переносятся в цитоплазму вместе с заключенным в них веществом. Захват плотных частиц получил название фагоцитоза. Он свойствен главным образом простейшим животным (в частности, амебам) и слизевикам.

Поглощение растворенных веществ обозначают специальным  термином - пиноцитоз. Пиноцитоз встречается  у многих одно- и многоклеточных организмов, включая и растения.

Процесс, обратный эндоцитозу, получил название экзоцитоза. Мембранные пузырьки, в частности пузырьки, образуемые диктиосомами, вместе с заключенным в них содержимым транспортируются к плазматической мембране, сливаются с ней и экскретируют за пределы клеточной мембраны их содержимое.

В многоклеточных организмах в довольно значительных размерах транспорт между клетками (ближний, или симпластический транспорт) осуществляется по специальным тяжам цитоплазмы - плазмодесмам , соединяющим протопласты соседних клеток. Одновременно у растений может осуществляться движение веществ по непрерывной системе клеточных оболочек, или апопласту. Этот процесс обозначают термином апопластический транспорт . Кроме того, существует еще дискретная (прерывистая) транспортная система вакуолей. Симпласт служит для транспортировки минеральных и органических веществ, апопласт - только для воды и ионов неорганических веществ, а система вакуолей - исключительно для воды. Транспорт по симпласту происходит быстрее, чем диффузия (1-6 см/ч), и не требует затраты энергии, однако его механизм не вполне выяснен.

Описанные выше процессы приложимы к большинству прокариотических и эукариотических клеток. Они действуют при поглощении минеральных веществ из окружающей среды клетками, передаче минеральных и органических (ассимилятов) из клетки в клетку и из одной ее части в "другую. Такого рода перемещения обобщенно могут быть названы ближним транспортом. Ближний транспорт свойствен всем организмам, а у высших растений с их развитыми тканями и осевой структурой тела появляется специфический тип перемещения веществ, называемый дальним транспортом.

Список используемой литературы

1. Алексеев В. Н., Бабенко В. Г., Сивоглазов В. И. Биология — Москва, Дрофа, 2004 г.- 48 с.
2. Биология. Часть 2. Анатомия и физиология человека. Общая биология. Карманный справочник школьника и абитуриента: — Санкт-Петербург, НТЦ "Университетский", 2002 г.- 64 с.
3. В мире науки, №3, 2006: — Москва, В мире науки, 2006 г.- 96 с.
4. В мире науки, №3, март 2006: — Санкт-Петербург, В мире науки, 2005 г.- 96с.
5. Всемирная энциклопедия. Биология: — Санкт-Петербург, Современный литератор, 2004 г.- 832 с.
6. Липтон Б. Биология убеждений. Кто управляет сознанием клеток — Санкт-Петербург, София, 2010 г.- 224 с.
7. Плотниковой И. В., Макарова К. В. Биология. Химия. Физика. Тестовый контроль и проверка знаний — Москва, Астрель, АСТ, 2002 г.- 176 с.
8. Щербаков В. Г., Лобанов В. Г., Прудникова Т. Н., Минакова А. Д. Биохимия:— Москва, ГИОРД, 2005 г.- 466 с.