1. Клеточный метаболизм
2. Синтез АТФ
3. Уровень pH в матриксе
4. Отравление синильной кислотой
5. Список использованной литературы

P.S. АТФ — это молекулярный источник энергии; его синтез происходит в митохондриях с потреблением кислорода.

а) Клеточный метаболизм. Углеводы, жиры и белки — это главные компоненты продуктов питания, из которых клетки получают энергию для жизни. Питательные вещества разрушаются в кишечнике до основных структурных элементов — глюкозы, жирных кислот и аминокислот, в виде которых они доставляются в клетки нашего организма.

Там эти основные структурные единицы под влиянием различных ферментов вступают в реакцию с кислородом; в результате высвобождается энергия. Окислительные процессы происходят в митохондриях (рис. ниже), а источником энергии служит аденозинтрифосфат (АТФ). Эта маленькая молекула состоит из азотистого основания, аденина, сахара, рибозы и трех фосфатных радикалов.

Два из них связаны непрочно, и при их отщеплении высвобождается большое количество энергии (12 000 калорий на одну молекулу АТФ). Благодаря этой «валюте» с богатыми энергией связями «финансируются» (снабжаются энергией) практически все внутриклеточные метаболические процессы. АТФ высвобождает энергию при отщеплении остатка фосфорной кислоты; остается относительно бедный энергией аденозиндифосфат (АДФ).

Освобожденная энергия сопровождает:
- все процессы клеточного синтеза,
- все электрические события в клеточной мембране,
- транспорт ионов и молекул,
- сокращения мышц (скелетной мускулатуры, миокарда, гладких мышц сосудов и кишечника.

в) Синтез АТФ на 95% происходит в митохондриях, остальные 5% — в цитоплазме клетки. В клетке в процессе гликолиза из глюкозы образуется пируват, который превращается в жирные кислоты и аминокислоты в матриксе митохондрий при посредстве ацетил-RoA. Затем этот богатый энергией промежуточный продукт разрушается в цикле лимонной кислоты (цикле Кребса) на два компонента, водород и оксид углерода (СО₂).

СО₂ диффундирует из митохондрий в цитоплазму, а оттуда в кровь, где переносится эритроцитами в легкие и выделяется при выдохе. Атомы водорода окисляются еще в митохондриях с высвобождением дополнительного количества энергии, которая тут же используется для преобразования АДФ в богатый энергией АТФ. Эти процессы требуют участия ряда важных ферментов, которые в моментальной готовности к действию находятся на «полках» (мембранных перегородках) митохондрий.

АТФ покидает митохондрию при посредстве специфических транспортных белков и используется для снабжения энергией клеточных процессов.

г) Уровень pH в матриксе. Содержимое (лучше говорить «матрикс») митохондрий имеет щелочную реакцию (pH 7,5—8,0). Вследствие этого возникает градиент протонов, направленный от внутренней митохондриальной мембраны к матриксу (в межмембранном пространстве кислая среда, а в матриксе щелочная). Большое количество свободной энергии, возникающее при обратном токе протонов, используется АТФ-синтазой, ферментом на внутренней мембране митохондрий, для синтеза АТФ.

д) Отравление синильной кислотой:

1. Патология. Синильная кислота (HCN, цианистый водород) блокирует дыхательную цепь, предотвращая генерацию трансмембранного протонного электрохимического градиента в митохондриях. Синильная кислота ингибирует АТФ-синтазу, в клетках падает содержание АТФ; клетки лишаются ионных градиентов мембран и погибают.

HCN присутствует в горьком миндале (50 зернышек миндаля — смертельная доза), а также в табачном дыме. HCN часто применяется при попытках суицида.

2. Симптомы отравления. Первый симптом — учащенное дыхание с одновременным покраснением кожи, что объясняется недостаточным поступлением кислорода в ткани. При вдыхании паров синильной кислоты паралич дыхательных мышц приводит к смерти уже через несколько секунд. Если воздействие синильной кислоты прекратится, и в легкие будет поступать нормальный воздух, то быстро произойдет детоксикация и организм реабилитируется даже без специфического лечения.

е) Коротко. Функциональные системы клетки. Клетка живет и выполняет свойственную ей работу за счет функциональной согласованности внутриклеточных органелл. В клеточной мембране осуществляется обмен информацией между внешней средой и внутриклеточными компонентами. Информация передается на различных носителях в клетку и из клетки через посредство ионных каналов благодаря электрохимическим градиентам либо белкам-переносчикам.

В то время как мелкие частицы (например, ионы) переносятся с участием отдельных мембранных белков, крупные белковые молекулы поступают в везикулы, которые захватываются клеткой посредством эндоцитоза или выводятся путем экзоцитоза. Каждая клетка обладает особой «системой переваривания» в виде лизосом, устраняющих ненужный материал. Белки и липиды синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме. В аппарате Гольджи происходит созревание протеинов, точнее, оснащение их молекул полимерами сахаров.

Митохондрии выполняют функцию энергоснабжения клетки. На их складчатых мембранах поддерживаются значительные протонные градиенты, благодаря которым при помощи АТФ-синтазы и с потреблением кислорода синтезируется богатый энергией АТФ.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Воспроизведение клетки (митоз) - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 1.7.2024