Науково-популярна стаття "Процеси енергетичного обміну у організмах"

Процеси енергетичного обміну у організмах

Енергія, прихована у хімічних зв’язках продуктів харчування, вивільняється у організмі і використовується для підтримання його життєдіяльності. Як же це відбувається?

Найпростіший перетворювач хімічної енергії безпосередньо у механічну – це реактивний двигун. В реактивному двигуні відбувається згорання, окиснення палива.(Згорання, окиснення – реакції взаємодії з киснем.) Схожий процес відбувається і в кожній клітині організму.

Харчування – це заправка організму паливом. У багатьох видах «палива» міститься значна кількість крохмалю. У картоплі, наприклад, його 16%, у рисі – 78%, у білому хлібі – 51%. «Паливо» потрапляє в рот і тут його зустрічає фермент амілаза. (Ферменти – це біологічні каталізатори, речовини, що зумовлюють і прискорюють перебіг хімічний реакцій.) Під дією амілази починається гідроліз крохмалю, що міститься у їжі. Молекула крохмалю розщеплюється на досить короткі ланцюжки, що складаються з глюкозних ланок. Їжа рухається далі і потрапляє у шлунок. Тут під дією шлункового соку закінчується кислотний гідроліз крохмалю, який тепер розпадається до окремих глюкозних ланок. Глюкоза йде далі у кишечник і через стінки кишок потрапляє у кров. Кров розносить багато речовин, у тому числі і глюкозу, по усьому організму.

Уміст глюкози у крові підтримується постійним за допомогою гормону інсуліну, що виділяє підшлункова залоза. Підвищився вміст глюкози – вступив у дію інсулін. Він знову полімеризує глюкозу у тваринний крохмаль – глікоген, який відкладається у печінці. Знизився вміст глюкози -  частина глікогену у печінці гідролізується у глюкозу, яка потрапляє знову у кров. Якщо підшлункова залоза не може виробляти інсулін, вміст глюкози у крові підвищується, що приводить до цукрової хвороби – діабету. Тому людям, хворим на діабет необхідно регулярно вводити у кров інсулін.

Таким чином,  молекула глюкози потрапила у клітину організму. Тут вона окиснюється, «згорає» з утворенням вуглекислого газу і води. Згораючи,глюкоза виділяє енергію, що необхідна організму, щоб рухатись, здійснювати інші процеси, зігріватися. Але біологічне окиснення на відміну від звичайного горіння – процес повільний, багатоступінчастий. І лише невелика частина енергії, що утворюється при окисненні, перетворюється на кожній стадії у тепло. Досить вагома доля енергії хімічних зв’язків глюкози витрачається на утворення інших речовин, з яких найважливіша у біоенергетиці      - аденозинтрифосфатна кислота (АТФ).

Процес окиснення відбувається і у рослинах, але набагато важливіший інший, протилежний процес – утворення вуглеводів з води і вуглекислого газу повітря. Це фотосинтез. Зрозуміло, що цей процес потребує затрат енергії. Її джерелом у фотосинтезі є сонячне світло. Складний, багатоступінчастий процес фотосинтезу виражається простим сумарним рівнянням, яке співпадає з рівнянням дихання (окиснення глюкози), записаним зліва направо:

6СО₂+6Н₂О→С₆Н₁₂О₆+6О₂

Ключова речовина цього процесу – зелений пігмент рослин хлорофіл.

Ось такий багатогранний світ природи -  простий і складний водночас.