Взаимосвязи процессов метаболизма

1.

ВЗАИМОСВЯЗИ ПРОЦЕССОВ
МЕТАБОЛИЗМА

2.

Ассимиляция
и
диссимиляция
протекают
во
всех
организмах
одновременно и связаны между
собой самым различным образом.
В молодых растущих организмах
преобладают
процессы
ассимиляции,
в
стареющих
–
диссимиляции.

3.

Через процессы обмена веществ
автотрофные
и
гетеротрофные
организмы тесно связаны между
собой.

4.

Рис. 1. Взаимосвязь между процессами ассимиляции и диссимиляции
автотрофов и гетеротрофов

5.

ВЗАИМОСВЯЗЬ В
МЕТАБОЛИЗМЕ УГЛЕВОДОВ

6.

В
процессе
ассимиляции
у
автотрофных
организмов
из
углекислого газа и водорода воды
или
других
источников,
при
использовании энергии света или
химической энергии синтезируются
углеводы собственного организма.

7.

Гетеротрофные
организмы
для
построения
таких
углеводов
используют
углеводы,
синтезированные
автотрофными
организмами, которые для начала
перевариваем
расщепляются
до
исходных строительных материалов.

8.

В
ходе
диссимиляции
у
всех
организмов
расщепляются
собственные
углеводы
при
одновременном
освобождении
энергии.
Процесс идет с участием малонил-КоА.
Восстановителем служит НАДФ∙Н2 или
НАД∙Н2.

9.

Ацетильные остатки
ЦТК
СО2
Пировиноградная кислота
Пятиуглеродный
сахар
Фосфоглицериновая
кислота
Фосфоглицериновая
кислота
Фосфоглицериновый
альдегид
Фосфоглицериновый
альдегид
Глюкоза
Глюкоза
Крахмал
Гликоген
Автотрофные организмы
Гетеротрофные организмы
Рис. 2. Взаимосвязь между углеводным обменом автотрофов и гетеротрофов

10.

МЕТАБОЛИЗМ ЖИРОВ

11.

Гетеротрофные организмы получают
жиры вместе с пищей. Жиры
перевариваются и всасываются в
несколько этапов.
I. Тонкий кишечник.
Расщепление молекул жиров по схеме
триацетилглицерол
(из пищи)
липаза
глицерин + жирные кислоты

12.

II. Кишечная стенка.
Ресинтез
жиров
и
липопротеинов.
образование
глицерин + жирные кислоты
триацетилглицерол
триацетилглицерол + белок
липопротеин

13.

III. Лимфа и кровь
Всасывание
и
липопротеинов.
транспорт

14.

Деструкция жиров
Метаболизм жиров тесно связан с
углеводным обменом в клетке.

15.

Основными
этапами
жиров являются:
деструкции
гидролитическое
расщепление
запасенного жира на глицерин и
жирные кислоты;
фосфорилирование
встраивание
глицерина
гликолитический путь;
и
в

16.

постепенное
расщепление
молекул
жирных
кислот,
начиная
с
их
карбоксильного
конца. Каждый раз отщепляется по
одному фрагменту с двумя атомами
углерода, который в виде ацетильного
остатка связывается с КоА (бетаокисление);
окисление ацетильного
ацетил-КоА
через
трикарбоновых кислот.
остатка
цикл

17.

Синтез жиров
Осуществляется
из
ацетильных
остатков
и
фосфодиоксиацетона,
образующихся при
гликолизе в обратном порядке по
сравнению
с
этапами
его
расщепления.

18.

Синтез жиров
Ацетильные остатки присоединяются
друг за другом, образуя цепи жирных
кислот.

19.

Углеводы
Фосфоглицериновый
альдегид
Ацетильный
остаток
Жир
Глицерин
Жирные
кислоты
ЦТК
Рис. 3. Взаимосвязь между углеводным и жировым обменом

20.

МЕТАБОЛИЗМ БЕЛКОВ

21.

Деструкция белков
В желудочно-кишечном тракте в
клетках высокомолекулярные белки
под
действием
специальных
ферментов
(протеаз,
пептидаз)
гидролитически расщепляются на
основные
компоненты
–
αаминокислоты
и
в
этом
виде
всасываются.

22.

Деструкция белков
Расщепление
аминокислот
и
их
перестройка
начинается
с
отрыва
азотсодержащих групп (NH3, NH2).
Последующее их расщепление происходит
по пути углеводного обмена:
из
аминокислоты
дезаминирования могут
кетокислоты;
путем
возникнуть

23.

Деструкция белков
кетокислоты (ПВК, кетоглутаровая
кислота)
через
цикл
Кребса
расщепляются до СО2 и Н2О;
между
аминокислотами,
образующимися при распаде белков, и
кетокислотами из
цикла Кребса может происходить
переаминирование
(перенос
аминогрупп);

24.

Деструкция белков
отщепленные,
содержащие
азот,
молекулы и фрагменты молекул у
некоторых бактерий выделяются в
виде аммиака. У человека и животных
они
обезвреживаются
путем
образования мочевины и мочевой
кислоты, а затем удаляются как
продукты выделения. Растения и
большинство
микроорганизмов
встраивают их в кетокислоты.

25.

Биосинтез белков
Происходит на рибосомах.
Необходимые для этого аминокислоты
образуются в ходе клеточного обмена путем:
аминирования некоторых кетокислот,
образующихся в результате гликолиза
и цикла Кребса;

26.

Биосинтез белков
трансаминирования
(переноса
аминогруппы от аминокислоты на
кетокислоту,
которая
при
этом
становится
соответствующей
аминокислотой);
деструкции
белков
путем
гидролитического расщепления.

27.

Глюкоза
Белок
Аланин
+Н2О
ПВК
+НАД
Аспарагиновая
кислота
+Н2О
+НАД
ЩУК
+Н2О
Глутаминовая
кислота
+НАД
Кетоглутаровая
кислота
NH3
Рис. 4. Взаимосвязь между деструкцией белков и углеводным обменом

28.

ЭВОЛЮЦИЯ
ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

29.

Первые
живые
существа
были
гетеротрофами и использовали для
ассимиляции
имевшиеся
в
первичном
океане
органические
молекулы.
Первые зачатки фотосинтетических
процессов
появились
у
галобактерий (соляных бактерий)
из группы архебактерий.

30.

Они не содержали хлорофилла, но с
помощью
другого
пигмента
–
бактериородопсина
могли
использовать
энергию
света
и
синтезировать АТФ.
Однако энергия, добытая таким
способом,
недостаточна
для
освобождения
электронов,
а
следовательно, и для окисления
субстратов.

31.

3 – 3,5 млрд. лет назад у некоторых
групп эубактерий появился зеленый
пигмент:
бактериохлорофилл,
хлорофилл а в виде фотосистемы I, а
позже фотосистемы II, с помощью
которых стал возможен фотосинтез.
При
фотосинтезе
с
помощью
бактериохлорофилла в качестве
донора
водорода
используется
сероводород.

32.

Только с появлением хлорофилла а и
двух отдельных фотосистем, а также
благодаря
появлению
сильного
окислителя
вследствие
формирования дефицита электронов
(электронных дырок) в молекулах
хлорофилла, стал возможен фотолиз
воды, и вода стала использоваться в
качестве восстановителя.

33.

Цикл Кальвина (темновые реакции)
мог развиться позднее на основе
пентознофосфатного
цикла
у
первичных
гетеротрофных
организмов.

34.

Первичными диссимиляционными
процессами были различные формы
брожения,
субстратами
которых
сначала являлись альдегиды, кетоны
и органические кислоты.
На
основе
брожения
могли
развиться и аэробные процессы при
достижении пастеровской точки
(концентрации
кислорода
в
атмосфере
равного
1%
от
современного).