Метаболическая генерация энергии. Тема 12

1.

Метаболическая генерация
энергии

2.

3.

4.

Основной энергетической «валютой» клетки
является АТФ (англ. - ATP)
Богатые энергией
связи

5.

НAД+ (NAD+) и ФAД (FAD) –
основные переносчики электронов
при
окислительновосстановительных
реакциях
в
метаболических процессах

6.

7.

8.

Метаболизм глюкозы
Глико́лиз, или путь Эмбдена-Мейергофа Парнаса
(от
греч.
γλυκός
—
сладкий
и
греч.
λύσης
—
расщепление)
процесс анаэробного окисления глюкозы, при
котором
из
одной
молекулы
глюкозы
образуются две молекулы пировиноградной
кислоты.
!
Иногда
гликолизом
молочнокислого брожения
называют
процесс

9.

10.

НAД+
окисляет
Образование
АТФ
Образование
АТФ

11.

Суммарное уравнение гликолиза:
С6Н12О6+2Рi+2АДФ + 2НAД+ —> 2C3H4O3+2ATФ+2НAДH+2H+
(Pi - неорганический фосфат; C6H12O6 – глюкоза; C3H4O3
– пируват)

12.

13.

В анаэробных условиях гликолиз (путь ЭМП) является
основой для различных брожений.
Брожение – процесс генерирования АТФ, в котором
органические соединения действуют и как доноры, и
как акцепторы электронов.
Реакции, которые в процессах брожения следуют за
путем ЭМП, приводят к окислению НAДH до НAД+ и
восстановлению пирувата до различных продуктов.
Возобновление НAД+ необходимо, чтобы путь ЭМП мог
проходить, и ATФ могла генерироваться.

14.

Виды брожения с образование органических кислот и
спиртов

15.

16.

Гомоферментативное молочнокислое брожение
это брожение в процессе которого образуется
преимущественно молочная кислота.
Гетероферментативное молочнокислое брожение
в процессе которого образуется не только молочная
кислота, но и побочные продукты (уксусная кислота,
этиловый спирт, янтарная кислота, диоксид углерода,
водород).

17.

Молочнокислое (гомоферментативное) брожение
(такой же процесс происходит в мышцах при
недостатке кислорода)
Суммарное уравнение реакции для молочнокислого
брожения:
С6Н12О6+2Рi+2АДФ —> 2С3H6O3 + 2AТФ

18.

19.

Спиртовое брожение
Суммарная уравнение реакции для спиртового
брожения:
С6Н12О6+2Рi+2АДФ —> 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATФ

20.

Пропионовокислое брожение

21.

Маслянокислое брожение

22.

23.

Аэробный метаболизм

24.

В
аэробных
условиях
пируват,
образовавшийся в результате гликолиза,
поступает в цикл трикарбоновых кислот
(цикл Кребса) в виде ацетила:
Пируват + кофермент А + НAД+ →
Ацетил-кофермент А + СО2 + НAДH
(Кофермент А обычно обозначается как
CoA; КоА)

25.

Цикл Кребса
Ци́кл
трикарбо́новых
кисло́т
(цикл
Кре́бса,
цитра́тный
цикл,
цикл
лимо́нной кислоты́) — центральная
часть
общего
пути
катаболизма,
циклический биохимический процесс, в
ходе
которого
ацетильные
остатки
(СН3СО)
окисляются
до
диоксида
углерода (CO2).

26.

27.

28.

29.

30.

За один цикл образуется:
2 молекулы CO2
3 НАДН
1 ФАДH2 и 1 ГТФ (или АТФ).
Электроны, находящиеся на НАДН и ФАДH2, в
дальнейшем переносятся на дыхательную цепь.

31.

НAД+ является основным окислителем в
цикле Кребса.
При окислении им в цикле Кребса
ацетила образуется НAДH, который
далее поступает в цепь окислительного
фосфорилирования.
НAДH является основным (с точки
зрения получения энергии) продуктом
цикла Кребса.

32.

Электронно-микроскопическое
Схематическое изображение
изображение
митохондрии
митохондрии

33.

Окислительное фосфорилирование

34.

35.

Здесь происходит
выталкивание протонов
- электрон
- протон
Синтез АТФ

36.

β-окисление
насыщенных
кислот
впервые было изучено в
1904 году Ф.Кноопом,
который показал, что βокисление
жирных
кислот происходит в
митохондриях

37.

Схема β-окисления жирных кислот
Первоначально жирные кислоты активируются
при участии АТФ и KoA-SH
В результате одного цикла
β-окисления углеводородная цепь
ВЖК укорачивается на 2 атома
углерода

38.

39.

40.

41.

42.

С16
С14
С12
С10
Окисление пальмитиновой
кислоты (С16) происходит
путем
последовательного
удаления
двухуглеродных
фрагментов с карбоксильного
конца жирной кислоты
С8
С6
С4
С2

43.

44.

Для пальмитиновой кислоты
возможно 7 циклов β-окисле-ния, в результате которых
образуется 7 х 5 = 35 молекул
АТФ и 8 молекул ацетил КоА
(СН3СОSKoA), которые далее
окисляются Цикле Кребса

45.

При окислении 1 молекулы ацетилКоА выделяется 12 молекул АТФ, а при
окислении 8 молекул - 8 х 12 = 96
молекул
АТФ.
Следовательно
в
результате
β-окисления
пальмитиновой кислоты образуется: 35
+ 96 - 1 (затрачена на первой стадии) =
130 молекул АТФ

46.

В ходе окислительного фосфорилирования в митохондриях
переход двух электронов с НАДН на O2 обеспечивает
образование 3 АТФ, а переход двух электронов с ФАДH2 на
O2 даёт 2 АТФ.
Реакция
Выход АТФ или восстановленных
коферментов
Суммарный выход
АТФ
1 пируват → 1 ацетил-КоА
1 НАДН
3
1 изоцитрат → 1 α-кетоглутарат
1 НАДН
3
1 α-кетоглутарат → 1 сукцинил-КоА
1 НАДН
3
1 сукцинил-КоА → 1 сукцинат
1 ГТФ
1
1 сукцинат → 1 фумарат
1 ФАДH2
2
1 малат → 1 оксалоацетат
1 НАДН
3