Введение в ОВ. Энергетический обмен

1. ВВЕДЕНИЕ В ОВ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

План
Понятие о метаболизме, его функциях и метаболических путях.
Общие и специфические пути катаболизма. Катаболическая воронка.
АТФ как универсальный аккумулятор и источник энергии.
Пути получения энергии в клетке.
Способы синтеза АТФ.
Классификация макроэргических соединений.
Окислительное декарбоксилирование пирувата.
Цикл трикарбоновых кислот.
Развитие учения о биологическом окислении. Современные теории биологического окисления.
Субстраты тканевого дыхания. Ферменты, коферменты (НАД+, НАДФ+, ФАД, убихинон,
цитохромоксидаза). Химическое строение коферментов. Локализация дыхательных ферментов в клетке.
11. Биологическое окисление. Субстратное фосфорилирование. Понятие о субстратном фосфорилирование,
его механизм, роль в биоэнергетике аэробных и анаэробных тканей.
12. Механизм образования АТФ. Окислительное фосфорилирование. Отличие от субстратного
фосфорилирования.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

2.

3.

Функции метаболизма:
Энергетическая
–
снабжение
клетки
химической энергией,
Пластическая – синтез макромолекул как
строительных блоков,
Специфическая
–
синтез
и
распад
биомолекул, необходимых для выполнения
специфических клеточных функций.

4.

5.

6.

7.

8. Первый этап обмена веществ (переваривание)

липиды
Н2О липазы
глицерин+
6-8 жк
углеводы
белки
гликозидпротеинН2О
Н2О
азы
азы
6-8 моносахаридов
20 аминокислот
1.
Теряется видовая и тканевая специфичность
2.
Пищевые вещества подготавливаются к
всасыванию
3.
Сохраняется энергия

9.

10.

11.

Пути получения энергии в клетке
1. Гликолиз (2 этап) – окисление молекулы глюкозы до 2 молекул ПВК,
при этом образуется по 2 молекулы АТФ и НАДН. Далее ПВК в аэробных
условиях превращается в ацетил-SКоА, в анаэробных условиях – в молочную
кислоту.
2. β-Окисление жирных кислот (2 этап) – окисление жирных кислот до
ацетил-SКоА, здесь образуются НАДН и ФАДН2. Молекулы АТФ "в чистом
виде" не появляются.
3. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, 3 этап) – окисление ацетильной
группы (в составе ацетил-SКоА) до углекислого газа. Реакции полного цикла
сопровождаются образованием 1 молекулы ГТФ (гуанозинтрифосфат, что
эквивалентно одной АТФ), 3 молекул НАДН и 1 молекулы ФАДН2.
4. Окислительное фосфорилирование (3 этап) – окисляются НАДН и
ФАДН2, полученные в реакциях катаболизма глюкозы, АК и ЖК. При
этом ферменты дыхательной цепи на внутренней мембране митохондрий
обеспечивают образование большей части клеточного АТФ.

12. Превращения полезной энергии

Высокоэнергетические группы
АМФ
АДФ
АТФ
АТФ
Выделение энергии:
окисление
углеводов, жиров,
белков
АДФ+НР
Использование
энергии:
биосинтез,
сокращение мышц,
активный транспорт,
проведение нервного
импульса

13.

14. Макроэргическая связь

• Богатая энергией связь (> 5
ккал или 21 кДж/моль);
• Энергия макроэргической
связи превращается в работу,
минуя стадию тепла.

15.

16. Строение митохондрии

Внутренняя мембрана
Наружная мембрана
Кристы
Матрикс

17.

Окислительное декарбоксилирование пирувата
Превращение состоит из 5 последовательных реакций, осуществляется
мультиферментным комплексом, прикрепленным к внутренней
митохондриальной мембране со стороны матрикса. Комплекс насчитывает 3
фермента и 5 коферментов.

18.

Цикл
трикарбоновых
кислот
протекает
в
матриксе
митохондрий
и
представляет собой
окисление
молекулы ацетилSКоА
в
8
последовательных
реакциях.

19. 1 реакция

COOH
COOH
CH3
С
O
~
ацетил-КоА
O
С
SКоА + СН
2
COOH
оксалоацетат
Н2О
НS-КоА
цитратсинтаза
СН 2
OH С
COOH
СН 2
COOH
цитрат

20.

2 реакция
COOH
COOH
СН 2
Н2О
С COOH
OH С COOH
H С H
COOH
цитрат
СН 2
аконитатгидратаза
С
H
COOH
цис-аконитат
COOH
Н2О
СН 2
H С CO
аконитат- HO С H
гидратаза
COOH
изоцитра

21.

3 реакция
изоцитратдегидрогеназа

22.

4 реакция
COOH
СН 2
KоА
НАД+
СН 2
С O
COOH
-кетоглутарат
НАДН + Н+
-кетоглутаратдегидрогеназа
СО2
COOH
СН 2
СН 2
O С
~SКоА
сукцинил-КоА

23.

5 реакция
COOH
СН 2
СН 2
O С
~SКоА
сукцинил-КоА
НS-KоА
АДФ + НР
АТФ
сукцинил-КоАсинтетаза
(сукцинилтиокиназа)
COOH
СН 2
СН 2
COOH
сукцинат

24.

6 реакция
COOH
СН 2
СН 2
COOH
сукцинат
ФАД
ФАДН2
сукцинатдегидрогеназа
COOH
СН
СН
COOH
фумарат

25.

7 реакция
COOH
СН
COOH
Н2О
СН
COOH
фумарат
HO С H
фумараза
Н2О
H С H
COOH
малат

26.

8 реакция
COOH
НАД+
НАДН + Н+
HO С H
H С H
COOH
малат
COOH
С
малатдегидрогеназа
O
СН 2
COOH
оксалоацетат

27.

28.

Функции ЦТК
1. Энергетическая
генерация Н+ для работы дыхательной цепи, а именно 3 НАДН и 1 ФАДН2,
синтез одной молекулы ГТФ (эквивалентна АТФ).
2. Анаболическая. В ЦТК образуются
предшественник гема – сукцинил-SКоА,
кетокислоты, способные превращаться в АК – α-кетоглутарат для
глутаминовой к-ты, оксалоацетат для аспарагиновой,
лимонная кислота, используемая для синтеза жирных кислот,
оксалоацетат, используемый для синтеза глюкозы.

29.

30. Строение дыхательной цепи