Энергетический обмен

1.

2. Метаболизм (обмен веществ)

Анаболизм
Пластический
обмен
Ассимиляция
Катаболизм
Энергетический
обмен
Диссимиляция

3.

Энергетический обмен
(диссимиляция) — это совокупность
реакций расщепления
высокомолекулярных соединений,
которые сопровождаются
выделением и запасанием энергии

4.

АТФ – универсальный источник
энергии в клетке
Аденин
Три фосфата
Макроэргические связи
Рибоза

5. АТФ в цифрах

• Время жизни – несколько секунд
• Человек затрачивает ~ 2 300 ккал
энергии в сутки.
• Для этого надо расщепить 166 кг АТФ
• На самом деле в организме содержится
только ~ 50 г АТФ
• Поэтому каждая молекула АТФ должна
вновь синтезироваться 166 кг : 50 г ≈
3320 раз в сутки.
АМФ → АДФ → АТФ

6. Субстрат для клеточного дыхания

• Большинство клеток используют в
первую очередь именно углеводы.
• Жиры. Жиры составляют «первый
резерв».
• Белки. Но они выполняют ряд других
важных функций.

7. Этапы энергетического обмена:

1. Подготовительный
2. Гликолиз
(бескислородное окисление)
3. Дыхание
(кислородное окисление)

8.

Первый этап
Подготовительный
ферментативное расщепление сложных
органических веществ
до простых

9. Где происходит:

• Пищеварительная
система
• Лизосомы в клетках

10. Субстрат

• Углеводы = глюкоза + Е (1г = 17,6 кДж)
• Липиды = глицерин + жирные кислоты +
Е (1г = 38,9 кДж)
• Белки = аминокислоты + Е (1г = 17,6 кДж)
• Нуклеиновые кислоты = нуклеотиды + Е

11. Результат этапа

• Энергия не запасается, а выделяется
только в тепловой форме

12.

Второй этап
Бескислородное окисление
• Гликолиз
- неполное расщепление
- анаэробное дыхание
- брожение

13.

Полисахариды
Глюкоза –
центральная молекула клеточного дыхания
с нее начинается путь к
АТФ

14.

Где происходит:
10 реакций
гликолиз
2 ПВК
(пируват)
Клетка
(под действием ферментов
клеточных мембран)

15.

Субстрат
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ →
глюкоза
2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2
пировиноградная
кислота (пируват)

16. Результат этапа: из одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80 кДж

запасается в связях АТФ.
Энергия
60%
выделяется в
виде тепла
40%
идет на синтез
АТФ

17. Брожение – анаэробное дыхание

ГЛЮКОЗА
2 АТФ
ГЛИКОЛИЗ
БРОЖЕНИЕ
ПВК
Молочная кислота
молочнокислое
Животные, бактерии
Если мало
кислорода или
организм –
принципиальный
анаэроб
Этиловый спирт
спиртовое
Растения, дрожжи

18. Выводы:

Синтез АТФ в процессе
гликолиза не нуждается в
мембранах. Он идёт даже в
пробирке, если имеются все
необходимые субстраты и
ферменты

19. Третий этап Кислородное расщепление:

полное расщепление
пировиноградной кислоты,
происходит при обязательном
присутствии кислорода

20.

ПВК
Где происходит:
О2
СО2 и Н2О
36
молекул
АТФ
Митохондрия: под действием ферментов
митохондриальных мембран (необходимое
условие – целостность мембран)

21.

1 — наружная мембрана;
2 — внутренняя мембрана;
3 — матрикс;
4 — криста;
5 — мультиферментная система;
6 — кольцевая ДНК.

22. Стадии аэробного дыхания:

1) Окислительное
декарбоксилирование
2) Цикл Кребса
3) Электронтранспортная цепь
(окислительное
фосфолирирование)

23. Окислительное декарбоксилирование

С6Н12О6
Глюкоза
2С3Н4О3
ПВК
2С3Н6О3
Молочная
кислота
С3Н4О3 + КоА + НАД
СО2 + Ацетил-КоА + НАД*Н2

24. Цикл Кребса:

25.

Электронтранспортная цепь

26.

27.

C3H6O3+3H2O=3CO2+12H
НАД*Н2
Н-е=Н
СО2

28.

C3H6O3+3H2O=3CO2+12H
О2 + е =О-2
НАД*Н2
+
Н
+
Н
СО2
+
Н
Н-е=Н
Н+
Н
+
О2
+
Н
+
Н
+
Н
+
+
Н
+
Н
Н+
+
Н
+
Н

29.

C3H6O3+3H2O=3CO2+12H
200 мВ
О2 + е =О-2
НАД*Н2
+
Н
+
Н
СО2
+
Н
Н-е=Н
Н+
Н
+
О2
+
Н
+
Н
+
Н
+
+
Н
+
Н
Н+
+
Н
+
Н

30.

О2 + е =О2
C3H6O3+3H2O=3CO2+12H
НАД*Н2
О2 + 4Н = 2 Н2О
АДФ
Н3РО4
-
+
Н
Н+
+
Н
+
Н
+
Н
+
Н
+
Н
Н=е+Н
-
+
Н
Н+
200 мВ
+
-
Н
+
СО2
О2
+
Н
+
Н
+
+
Н
+
Н
АТФ
+
Н
Н+
+
Н
+
Н
+
Н
+
Н
Н+
+
Н
+
Н

31.

Субстрат
2С3Н4О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4
пируват
= 6СО2 +6Н2О + 36АТФ + 36H2О
(выделяется 2600 кДж энергии
из них запасается 1440 кДж в виде
36 моль АТФ)

32. Результат этапа:

2600 кДж - на 2 моля
С3Н4О3
45%
Рассеивается
в виде тепла
55%
Сберегается
в виде АТФ

33. Суммарное уравнение:

1. Гликолиз
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4=
2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О
2. Дыхание
2С3Н4О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4
= 6СО2 + 36АТФ + 42Н2О

34. Суммарное уравнение:

С6Н12О6 + 6О2 →
6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт,
где Qт — тепловая энергия

35. Выводы:

Для осуществления
кислородного процесса
необходимо наличие
неповреждённых
митохондриальных мембран

36. Выводы:

Расщепление в клетке
1 молекулы глюкозы до СО2
и Н2О обеспечивает синтез
38 молекул АТФ