Энергетический обмен - катаболизм

1.

Энергетический обмен –
катаболизм
План лекции:
Вступление
План лекции
Литература
Основная часть
1.Энергетический обмен.
2. 1-й этап – подготовительный.
3. 2-й этап – бескислородный
4. 3-й этап – кислородное расщепление
Заключение
Выводы по данной теме

2. Цель лекции: Изучить этапы энергетического обмена – катаболизма: подготовительный, гликолиз, кислородное расщепление. Объяснить

значение АТФ как
универсального аккумулятора
энергии в клетке.

3. Анаболизм Катаболизм

Обмен веществ
(метаболизм)
Анаболизм
Катаболизм
(реакции ассимиляции)
- с затратой энергии
Пример: фотосинтез,
Биосинтез белка.
(реакции диссимиляции)
- с выделением энергии
Пример: этапы
Энергетического обмена
Пластический обмен
Энергетический обмен

4. Дыхание – это процесс, при котором кислород используется для высвобождения энергии из органических соединений.

5. Тканевое (клеточное) дыхание – это процесс взаимодействия кислорода с органическим веществом с образованием продукта дыхания –

углекислого газа и энергии.
Органическое вещество + О2 → СО2 + Е
Следовательно О2 - окислитель

6. Этапы энергетического обмена

подготовительный
кислородный
бескислородный

7.

1. Этап - подготовительный
Происходит распад крупных органических молекул на более
простые. Происходит внутри клетки в лизосомах.
В пищеварительной системе под действием пищеварительных
ферментов:
Полисахариды → моносахариды
Липиды → глицерин и жирные кислоты → + Е
Белки → аминокислоты
Выделяющаяся энергия рассеивается в виде тепла.
Образовавшиеся вещества используются:
1) в реакциях пластического обмена
2)для дальнейшего расщепления с целью получения энергии.

8.

2.Бескислородный (гликолиз).
Происходит в цитоплазме клетки
Происходит ферментативное расщепление органических веществ,
которые были получены в ходе подготовительного этапа. Кислород
не участвует.
Гликолиз ( от греч. Glycos – сладкий, lysis – расщепление).
Наиболее доступным источником энергии в клетке является
глюкоза.
Другой энергетический ресурс – жиры, но роль жиров и
глюкозы в энергетике разных организмов различна.

9.

Гликолиз ещё называют брожением или бескислородным этапом т.к.
кислород не используется. Молекулы глюкозы расщепляются в цитоплазме
под действием ферментов с выделением энергии. Это сложный
многоступенчатый процесс, включающий 10 последовательно
происходящих каталитич6еских реакций, что кратко можно записать
следующим образом:
Фермент
С6Н12О6
Глюкоза
2С3Н6О3 + Q (192,7 кДж = 32,4 ккал)
молочная кислота
60 %тепло
40% 2АТФ
Суммарное уравнение
фермент
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4
Молочная или
2СН3-СН(ОН)-СООН +2Н2О + 2АТФ
пировиноградная кислота

10.

В общих чертах природа брожения была известна
человеку задолго до появлений первых
полученных сведений об этом. Столетиями люди
сбраживали фруктовые соки с помощью дрожжей,
производя алкогольные напитки.
С6Н12О6 →ферменты→ 2С2Н5ОН + 2СО2↑

11. В18 веке французские химики Антуан Лоран Лавуазье, Луи Гей Люссак и Луи Пастер постепенно изучили химию брожения и доказали его

биологическую природу.
Антуан Лоран
Лавуазье
Луи Гей Люссак
Луи Пастер

12. Гликолиз – не эффективный процесс, т.к. конечные продукты – относительно крупные молекулы, заключающие в себе ещё небольшое

количество
энергии.
Человек, например, потребляет 2000 – 3000
ккал / день для обеспечения нормальной
жизнедеятельности организма

13. Реакции протекают в митохондриях, куда транспортируется молекулы молочной кислоты и диффундирует (из крови) кислород.

3-й этап - Кислородное (аэробное) расщепление
или дыхание
Реакции протекают в митохондриях,
куда транспортируется молекулы
молочной кислоты и диффундирует
(из крови) кислород.

14. Сначала молекулы молочной кислоты поступают на ферментативный кольцевой конвейер, называемый циклом Кребса или циклом

трикарбоновых кислот.

15. Ферменты цикла Кребса находятся в матриксе митохондрий, где молочная кислота окисляется до трёх молекул углекислого газа,

которые свободно
диффундируют из клетки через мембрану, а атомы
водорода подхватываются молекулами –
переносчиками и переправляются во внутреннюю
мембрану, где теряет электроны, т.е. окисляется.
Н – е → Н+ + е
Схема дыхания
C3H6O3+3H2O→3CO2+12H
Н-е→Н+ + е
С6Н12О6→2С3Н6О3 + АТФ

16. Далее молекулы – переносчики транспортируют электрон и Н+ в противоположные стороны: а)Н+ на наружную сторону внутренней

мембраны,
где они, накапливаясь, создают «+» заряд.
Мембрана без переносчиков непроницаема ни для
электронов, ни для Н+.
б)электроны переносятся через мембрану внутрь
митохондрий, в матрикс
C3H6O3+3H2O→3CO2+12H
Н-е→Н+ + е
С6Н12О6→2С3Н6О3 + АТФ

17. По дыхательной цепи т.е. последовательно расположенных во внутренней мембране переносчиков – акцепторов электронов, самым

сильным из которых – кислород. Он находится в конце
цепи. Электроны переносятся через мембрану и, соединяясь с
кислородом (О2 + е → О2-), образуют анионы О2-, которые
накапливаются и создают «-» заряд.
Т.о. внутренняя сторона мембраны заряжается «-», а наружная
«+»
C3H6O3+3H2O→3CO2+12H
е + О2→О2Н-е→Н+ + е
Н+
С6Н12О6→2С3Н6О3 + АТФ

18. По достижения значения около 200 мв в мембране открываются каналы – это молекулы фермента АТФ - синтетазы: катионы Н+ двигаются

через
каналы во внутрь и соединяются с О2-, образуя
воду (2Н+ + О2- → 2Н2О).
Энергия Н+ расходуется на образование АТФ (т.е.
фосфорилирования АДФ).
C3H6O3+3H2O→3CO2+12H
е + О2→О24Н+ + О2-→2Н2О
Н-е→Н+ + е
Н+
С6Н12О6→2С3Н6О3 + АТФ

19. Поскольку в этом процессе окисление сопряжено с фосфорилированием, то его называют ещё окислительным фосфорилированием. Впервые

оно было открыто
выдающемся русским
учёным, биохимиком
Владимиром
Александровичем
Энгельгардтом.
Владимир Александрович Энгельгардт

20. С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 44Н2О + 38АТФ + + 2800кДж/моль

Совокупность биохимических процессов
третьего этапа можно записать
следующим образом:
С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 44Н2О + 38АТФ +
+ 2800кДж/моль
45% тепло
55% сберегается в виде АТФ
По сравнению с гликолизом дыхание эффективнее в 18 раз

21. В среднем на каждые два электрона, передаваемые в конце дыхательной цепи, образуется 3 молекулы АТФ. Энергия АТФ частично

используется
митохондриями (на гликолиз, активный
транспорт), но большая часть АТФ
переходит в цитоплазму и используется
клеткой для других форм
жизнедеятельности.
Т.О., участие кислорода вносит
существенные отличия в процессах
высвобождения энергии из продуктов
питания.
Первым это заметил Луи Пастер в 1881

22. Луи Пастер

Он выращивал
дрожжевые клетки в
разных условиях – в
присутствии кислорода и
без него, используя в
обоих случаях глюкозу в
качестве питательной
среды. При одинаковом
количестве глюкозы в
присутствии кислорода
получалось в 20 раз
больше дрожжевых
клеток, чем в анаэробных
условиях.

23.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!