ПРОКАРИОТЫ распространились
по всей Биосфере,занимая в том чиле среды с самыми экстремальными
условиями(бескислородность,мерзлота,высокая влажность или сухость,большие
температуры и прочее).Они хорошо приспособились к этим условиям.У них мало
конкурентов.Борьба за существование и за пищу снижена.Огромная плотность и
численность из-за микроскопических размеров особей.В целом,скорость их эволюции
существенно замедленна (но не остановлена).
Обмен веществ и энергии (метаболизм) осуществляется на всех уровнях организма: клеточном,
тканевом и организменном. Он обеспечивает постоянство внутренней среды
организма - гомеостаз - в непрерывно меняющихся условиях существования. В
клетке протекают одновременно два процесса - это пластический обмен (анаболизм
или ассимиляция) и энергетический обмен (катаболизм или диссимиляция).
Пластический обмен - это совокупность реакций биосинтеза, или создание сложных
молекул из простых. В клетке постоянно синтезируются белки из аминокислот, жиры
из глицерина и жирных кислот, углеводы из моносахаридов, нуклеотиды из
азотистых оснований и сахаров. Эти реакции идут с затратами энергии.
Используемая энергия освобождается в ходе энергитического обмена.
Энергетический обмен - это совокупность реакций расщепления сложных
органических соединений до более простых молекул. Часть энергии, высвобождаемой
при этом, идет на синтез богатых энергетическими связями молекул АТФ
(аденозин-трифосфорной кислоты). Расщепление органических веществ
осуществляется в цитоплазме и митохондриях с участием кислорода. Реакции
ассимиляции и диссимиляции тесно связаны между собой и внешней средой. Из
внешней среды организм получает питательные вещества. Во внешнюю среду
выделяются отработанные вещества.
Ферменты (энзимы) - это специфические белки, биологические катализаторы,
ускоряющие реакции обмена в клетке. Все процессы в живом организме прямо или
косвенно осуществляются с участием ферментов. Фермент катализирует только одну
реакцию или действует только на один тип связи. Этим обеспечивается тонкая
регуляция всех жизненно важных процессов (дыхание, пищеварение, фотосинтез и
т.д.), протекающих в клетке или организме. В молекуле каждого фермента имеется
участок, осуществляющий контакт между молекулами фермента и специфического
вещества (субстрата). Активным центром фермента выступает функциональная группа
(например, ОН - группа серина) или отдельная аминокислота.
Скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов: температуры,
давления, кислотности среды, наличия ингибиторов и т.д.
Этапы энергетического обмена:
Подготовительный - происходит в цитоплазме клеток. Под действием ферментов
полисахариды расщепляются на моносахариды (глюкоза, фруктоза и Др.), жиры
расщепляются до глицерина и жирных кислот, белки - до аминокислот, нуклеиновые
кислоты до нуклеотидов. При этом выделяется небольшое количество энергии,
которое рассеивается в виде тепла.
Бескислородный (анаэробное дыхание или гликолиз) — многоступенчатое расщепление
глюкозы без участия кислорода. Его называют брожением. В мышцах в результате
анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы
лировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную
кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и
АДФ.
Суммарное уравнение этого этапа: С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АDФ -> 2С3Н6О3 + 2АТФ +
2Н2О
У дрожжевых грибков молекула глюкозы без участия кислорода превращается в
этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение). У других
микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона, уксусной
кислоты и др. При распаде одной молекулы глюкозы образуется две молекулы АТФ, в
связях которой сохраняется 40% энергии, остальная энергия рассеивается в виде
тепла.
Кислородное дыхание - этап аэробного дыхания или кислородного, расщепления,
который проходит на складках внутренней мембраны митоходрий - кристах. На этом
этапе вещества предыдущего этапа расщепляются до конечных продуктов распада -
воды и углекислого газа. В результате расщепления двух молекул молочной кислоты
образуются 36 молекул АТФ. Основное условие нормального течения кислородного
расщепления - целостность митохондриальных мембран. Кислородное дыхание —
основной этап в обеспечении клетки кислородом.