Участие кислорода в обменных процессах

Кислород является необходимым элементом для процессов диссимиляции, особенно в стадии клеточного дыхания. Он участвует в окислении органических веществ, таких как глюкоза, что приводит к образованию углекислого газа и воды с высвобождением значительного количества энергии.

Энергетический обмен включает три основных этапа:

Происходит в пищеварительной системе и цитоплазме клеток. Сложные органические вещества расщепляются на простые:

• Белки → аминокислоты
• Жиры → глицерин и жирные кислоты
• Углеводы → моносахариды (например, глюкоза)

Энергия выделяется в виде тепла.

Происходит в цитоплазме без участия кислорода. Глюкоза расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты с образованием небольшого количества АТФ:

${\displaystyle \mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}\rightarrow 2CH_{3}COCOOH+2\ ATP} }$

Происходит в митохондриях с участием кислорода. Пировиноградная кислота окисляется до углекислого газа и воды, при этом синтезируется большое количество АТФ:

${\displaystyle \mathrm {2\ CH_{3}COCOOH+6\ O_{2}\rightarrow 6\ CO_{2}+6\ H_{2}O+36\ ATP} }$

Этот этап включает цикл трикарбоновых кислот и цепь переноса электронов.

Обмен веществ, или метаболизм, — совокупность всех биохимических реакций в организме, необходимых для поддержания жизни. Он делится на:

• Пластический обмен (анаболизм) — синтез сложных веществ для роста и обновления клеток с затратой энергии.
• Энергетический обмен (катаболизм) — распад веществ с высвобождением энергии.

Энергия, высвобождаемая при катаболизме, запасается в молекулах АТФ. При гидролизе АТФ энергия используется для процессов жизнедеятельности:

АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + 40 кДж

Кислород обеспечивает эффективность энергетического обмена. В присутствии кислорода окисление органических веществ происходит полностью, что позволяет клетке получить больше энергии в виде АТФ. Без кислорода клетки могут использовать только бескислородные процессы, которые менее эффективны.

Обмен веществ и энергии — фундаментальные процессы, обеспечивающие жизнедеятельность клеток. Кислород играет ключевую роль в энергетическом обмене, участвуя в кислородном этапе диссимиляции и обеспечивая клетку энергией для различных биологических функций. Баланс между ассимиляцией и диссимиляцией важен для роста, развития и поддержания гомеостаза организма.