Лекция 11 Обмен энергии в клетке

1. Обмен энергии в клетке

Лекция 11

2.

Процессы диссимиляции – это совокупность реакций распада, которые
сопровождаются выделением и запасанием энергии. Процессы диссимиляции
также называют катаболизмом или энергетическим обменом.
Богатые энергией
органические
вещества
Энергия

3.

Диссимиляция
Окисляются продукты
фотосинтеза
Окисляются богатые энергией
органические вещества.

4.

Диссимиляция
Белки
О2
Сложные
химические
вещества
Жиры
Углеводы
Аминокислоты
Выделение
энергии
Простые
химические
вещества
Жирные кислоты
Глюкоза
Азотистые основания
Продукты распада
СО2
Н2О

5.

АТФ
Единым и универсальным источником энергии в клетке является АТФ
(аденозинтрифосфорная кислота), которая образуется в результате
окисления органических веществ.
Аденин
3 остатка фосфорной кислоты
Рибоза

6.

Фосфорилирование
При распаде АТФ выделяется энергия. Процесс обратим. АТФ синтезируется
из АДФ путём присоединения остатка фосфорной кислоты. Это и есть
фосфорилирование.

7.

Ферменты
Фермент-субстратный
комплекс

8.

Ферментные системы
катализируют цепи
процессов обмена веществ
АТФ связывает реакции
ассимиляции и
диссимиляции.

9. Взаимное превращение веществ в организме

Белки
Жиры
Углеводы

10.

3 этапа энергетического обмена
аэробов:
Диссимиляция
Катаболизм
Энергетический обмен
1. Подготовительный
2. Бескислородный (гликолиз)
3. Кислородный (клеточное дыхание)

11. Подготовительный этап

Полимерные углеводы → Глюкоза
Белки → Аминокислоты
Жиры → Глицерин и жирные кислоты

12.

Этапы энергетического обмена
Подготовительный
Выделяется небольшое
количество энергии,
которая не запасается
в молекулах АТФ и
рассеивается в виде
тепла.
Бескислородный
Кислородный

13. Бескислородный этап

Заключается в ферментативном расщеплении органических веществ, которые
были получены в ходе подготовительного этапа.
Виды расщепления
глюкозы
Гликолиз
Спиртовое
брожение
Молочно-кислое
брожение

14. Стадии бескислородного энергетического обмена

1.
Активирование глюкозы за счёт энергии АТФ.
2.
Расщепление глюкозы до двух молекул пировиноградной кислоты.

15. Гликолиз

С6Н12О6+ 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С3Н4О3 + 2АТФ +2Н2О
O
─
=
CH2 OH
H
OH
H
C
СH3 ─ C ─ COOH
─
─
ОH C
C
ОH
─
H
OH
O
=
─
─
Н
─
─
C
─
C
─
O
Н
СH3 ─ C ─ COOH
Глюкоза окисляется до ПВК (пировиноградной кислоты)
Итог: энергия в виде 2 молекул АТФ

16. Молочно-кислое брожение

Молочная кислота
C6 Н12 О6 + 2Н3 РО4 + 2АДФ → 2С3 Н6 О3 + 2АТФ + 2Н2 О
Молочная кислота

17.

Спиртовое брожение
C6 Н12 О6 + 2Н3 РО4 + 2АДФ → 2С2 Н5 OH + 2CO2 + 2АТФ + 2Н2 О
Этиловый спирт
H
H
─
─
H ─ C ─ C ─ ОН
─
─
H
H
Этиловый спирт

18.

Уксусно-кислое брожение
В клетках некоторых микроорганизмов
в бескислородных условиях образуется
не молочная кислота и не этиловый
спирт, а, например, уксусная кислота.
О
СН3 − С − ОН
Уксусная кислота
Распад одной молекулы глюкозы
приводит к запасанию двух молекул АТФ.

19.

Этапы энергетического обмена
Подготовительный
Выделяется небольшое
количество энергии,
которая не запасается
в молекулах АТФ и
рассеивается в виде
тепла.
Бескислородный
200 кДж
из них
80 кДж ─ 2АТФ
120 кДж в виде тепла
40 кДж
АДФ
АТФ

20. Кислородный этап

Внутриклеточное дыхание - полное (до углекислого газа и воды)
окисление органических веществ, которое идёт в присутствии внешнего
окислителя кислорода и даёт большой выход энергии в виде АТФ.
Условия:
• Участие ферментов
• Участие молекул-переносчиков
• Наличие кислорода
• Целостность митохондриальных мембран

21.

Функция митохондрий
Главной функцией митохондрий
является захват высокомолекулярных
веществ из цитоплазмы и их
окислительное расщепление с
образованием углекислого газа и
воды, связанное с синтезом АТФ.

22.

Молекулы НАДН переносят протоны
водорода из одной реакции в другую.
НАД+

23. Этапы кислородного окисления:

а) цикл Кребса ( 10 последовательных реакций)
б) окислительное фосфорилирование
Цикл Кребса – процесс поэтапного
расщепления молекулы ПВК в
митохондриях с участием кислорода и
ферментов.
Впервые был описан Гансом
Кребсом. Удостоен за эту
работу Нобелевской премии.

24.

25. Окислительное фосфорилирование

1. Исходные вещества: электроны и протоны,
доставленные переносчиками НАДН и ФАДH2​ (они
образуются на предыдущих этапах дыхания — гликолизе
и цикле Кребса).
2. Механизм действия:
1. Электроны движутся по дыхательной цепи
(белковым комплексам в мембране), теряя
энергию.
2. Эта энергия используется для перекачки протонов
(H+) в межмембранное пространство, создавая
электрохимический градиент.
3. Протоны возвращаются в матрикс через
фермент АТФ-синтазу, которая «вращается» и
катализирует присоединение фосфата к АДФ с
образованием АТФ.

26. Окислительное фосфорилирование

27.

28.

Этапы энергетического обмена
Подготовительный
Выделяется небольшое
количество энергии,
которая не запасается
в молекулах АТФ и
рассеивается в виде
тепла.
Бескислородный
Кислородный
200 кДж
36 АТФ
из них
80 кДж ─ 2 АТФ
120 кДж в виде тепла
40 кДж
АДФ
АТФ

29. Итог

Суммарное уравнение:
С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ