4.3. Enerģētiskā vielmaiņa jeb disimilācija

Dzīvajos organismos notiek enerģijas plūsma. Eikariotos fotosintēzē un aerobajā elpošanā notiek enerģijas pārveidošana no viena veida citā. Hloroplastos fotosintēzes laikā saules gaismas enerģija tiek pārvērsta ogļhidrātu ķīmiskajā enerģijā. Mitohondrijos aerobajā elpošanā ogļhidrātu enerģija transformējas ATP enerģijā. Visas dzīvās būtnes tieši vai netieši ir atkarīgas no gaismas enerģijas. Fotosintēzes summārais vienādojums ir pretējs aerobās elpošanas vienādojumam.


6. att. Hloroplastu un mitohondriju loma enerģijas pārveidošanā
Madera S. S. 1998.

Šūnas enerģētiskās vielmaiņas laikā oksidējas organiskās vielas un tiek uzkrāta enerģija ATP veidā. ATP enerģiju visi organismi izmanto dažādu dzīvības procesu realizēšanai.
Vairumam šūnu galvenā izejviela enerģētiskajai vielmaiņai ir glikoze. Ja glikozes rezerves ir izsmeltas, tiek noārdīti tauki, bet, ja pietrūkst arī to, tad noārdās olbaltumvielas.

Šūnas enerģētiskajā vielmaiņā ir 3 posmi (7. att.).


7. att. Šūnas enerģētiskā vielmaiņa


1) Sagatavošanās posmā lielmolekulāri savienojumi (polisaharīdi, tauki, olbaltumvielas) tiek noārdīti līdz mazmolekulāriem savienojumiem (glikozei, taukskābēm, aminoskābēm).


2) Anaerobajā posmā no vienas glikozes molekulas veidojas divas pirovīnogskābes (C3H4O3) molekulas un divas ATP molekulas, to sauc par glikolīzi. No pirovīnogskābes savukārt veidojas vai nu pienskābe, vai etanols. Pienskābe veidojas, piemēram, cilvēka un dzīvnieku muskuļšūnās intensīvas fiziskās slodzes laikā, ja nepietiek skābekļa, bet etanols – anaerobos apstākļos raugos (rūgšana). Glikolīze notiek citoplazmā.


3) Šūnas elpošanas jeb aerobajā posmā uz mitohondriju iekšējās membrānas skābekļa klātbūtnē no pirovīnogskābes veidojas acetilkoferments A (CoA), kas tālāk iesaistās Krebsa ciklā. Angļu biofiziķis Krebss pirmais aprakstīja fermentatīvās oksidēšanās-reducēšanās reakcijas, kurās, izmantojot elektronu transporta ķēdi, šūnā veidojas citronskābe un dažādas citas organiskās skābes, kā arī izdalās ogļskābā gāze. Elektronu transporta ķēdes beigās elektronus uztver skābeklis, piesaista sev ūdeņraža jonus un izveido ūdeni, bet elektronu transporta ķēde atbrīvojas un tā  var no jauna pārnest elektronus.
Šajā posmā no divām pirovīnogskābes molekulām veidojas 36 ATP molekulas, bet pārējā enerģija izdalās siltuma veidā.