Углеводный обмен, фотосинтез, гликолиз

1.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
Автор: О.П. Кушнарева
1

2.

Углеводный обмен
Гликолиз
2

3.

3

4.

Основные пути синтеза глюкозы:
- Фотосинтез ( у растений и некоторых микроорганизмов).
Глюконеогенез – у животных.
- Глиоксилатный путь (цикл глиоксилевой кислоты) – у
микроорганизмов.
Из глюкозы синтезируются остальные углеводы –
олигосахариды и полисахариды.
-
4

5.

Фотосинтез - процесс синтеза органических соединений из
неорганических за счет солнечной энергии.
5

6.

Строение хлоропласта
6

7.

7

8.

8

9.

9

10.

Цикл Кальвина (С3)
10

11.

11

12.

Связь процессов гликолиза, брожения и дыхания
12

13.

Глико́лиз, или путь Эмбдена — Мейергофа — Парнаса —
процесс окисления глюкозы, при котором из одной молекулы
глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты.
Гликолиз состоит из цепи последовательных ферментативных
реакций и сопровождается запасанием энергии в форме АТФ и
НАДH2. Гликолиз является универсальным путём катаболизма
глюкозы и одним из трёх (наряду с пентозофосфатным путём и
путём Энтнера — Дудорова)
путей
окисления
глюкозы,
встречающихся в живых клетках. Реакция гликолиза в суммарном
виде выглядит следующим образом:
С6Н12О6 + 2НАД+ + 2АДФ + 2Pн → 2ПВК + 2НАДH + 2Н+ +
2АТФ + 2Н2O.
По гликолитическому пути
могут окисляться и другие
гексозы.
13

14.

1. Фосфорилирование глюкозы
Первой ферментативной реакцией гликолиза является
фосфорилирование, т. е. перенос остатка ортофосфата на
глюкозу за счет АТФ. Реакция катализируется ферментом
гексокиназой:
Фермент
гексокиназа
способен
катализировать
фосфорилирование не только D-глюкозы, но и других гексоз,
в частности D-фруктозы, D-маннозы и др.
14

15.

2. Изомеризация
Эта реакция протекает легко в обоих направлениях и не
нуждается в присутствии каких-либо кофакторов.
15

16.

3. Фосфорилирование
Данная реакция практически необратима, протекает она в присутствии
ионов магния и является наиболее медленно текущей реакцией гликолиза.
Фактически эта реакция определяет скорость гликолиза в целом.
16

17.

3. Расщепление
Дифосфат фруктозы расщепляется на две триозы:
Равновесие данной реакции сдвинуто в сторону
дигидроксиацетонфосфата: 95% дигидроксиацетонфосфата и
около 5% глицеральдегид-3-фосфата. Однако в последующие
реакции гликолиза может непосредственно включаться только
один из двух образующихся триозофосфатов, а именно
глицеральдегид-3-фосфат.
17

18.

5. Изомеризация
По мере потребления
превращений альдегидной
дигидроксиацетонфосфат
глицеральдегид-3-фосфат.
в ходе дальнейших
формы фосфотриозы
превращается
в
18

19.

Итог подготовительного этапа (1-5 реакции):
- происходит образование двух фосфотриоз;
- используется 2 молекулы АТФ (в случае глюкозы)
или 1 молекула АТФ (в случае гликогена,)
-образуется глюкозо-6-фосфат - узловой метаболит;
-имеются 2 необратимые реакции (регуляторные):
гексокиназная и фосфофруктокиназная.
19

20.

6. Окисление 3-ФГА
Глицеральдегид-3-фосфат
в
присутствии
фермента
глицеральдегидфосфатдегидрогеназы,
кофермента
НАД
и
неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению
с
образованием
1,3-дифосфоглицериновой
кислоты
и
восстановленной формы НАД (НАДН2).
20

21.

7. Субстратное фосфорилирование
Катализируется фосфоглицераткиназой, происходит
передача богатой энергией фосфатного остатка
(фосфатной группы в положении 1) на АДФ с
образованием АТФ и 3-фосфоглицериновой кислоты
(3-фосфоглицерата):
21

22.

8. Изомеризация
Происходит внутримолекулярный перенос оставшейся
фосфатной
группы
и
3-фосфоглицериновая
кислота
превращается
в
2-фосфоглицериновую
кислоту
(2фосфоглицерат).
Реакция
легкообратима,
протекает
в
присутствии ионов Mg2+.
22

23.

9. Дегидратация (енолазная реакция)
2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления
молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную
кислоту (фосфоенолпируват). При этом фосфатная связь в
положении
2
становится
высокоэргической.
Реакция
катализируется ферментом енолазой:
23

24.

10. Субстратное фосфорилирование
Происходят разрыв высокоэргической связи и перенос
фосфатного остатка от фосфоенолпировиноградной кислоты
на АДФ. Катализируется эта реакция ферментом
пируваткиназой:
24

25.

11. Восстановление ПВК (происходит только в
анаэробных условиях)
В результате восстановления пировиноградной
кислоты образуется молочная кислота. Реакция
протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы
и кофермента НАДН2+
25

26.

Энергетика гликолиза
1 АТФ ≈40 кДж
1 НАДН2 = 3 АТФ
26

27.

Значение гликолиза
- освобождение
энергии,
способной
трансформироваться в химическую энергию молекул
АТФ, как в аэробных так и в анаэробных условиях;
при окислении 1 моль глюкозы образуется 8 моль
АТФ.
- образование в процессе катаболизма глюкозы
промежуточных метаболитов, которые используются
клеткой как структурные предшественники для
синтеза
аминокислот,
стероидов,
азотистых
оснований, липидов и др.
27

28.

28

29.

Брожение
ферментативный энергообразующий
окислительно-восстановительный процесс, протекающий без
участия молекулярного кислорода. Возбудителями брожения
являются микроорганизмы.
29

30.

Спиртовое брожение
Возбудители – дрожжи. Процесс спиртового брожения лежит в
основе виноделия, пивоварения, хлебопечения, производства
этилового спирта и глицерина. Совместно с молочно-кислым
брожением оно используется при получении некоторых
кисло-молочных продуктов (кумыса, кефира), при квашении
овощей.
30

31.

Молочнокислое брожение
Типы молочнокислого брожения
1. Гомоферментативное - в процессе молочнокислого брожения
образуется только молочная кислота.
2. Гетероферментативное – в процессе молочнокислого
брожения наряду с молочной кислотой образуются еще и
другие продукты (уксусная кислота, этиловый спирт,
углекислый газ и др.).
Возбудители – молочнокислые бактерии.
Используют в производстве кисломолочных продуктов,
квашении капусты, силосовании кормов.
31

32.

Пропионовокислое брожение –
используют
производстве сыров. Возбудители пропионовокислые бактерии .
при
Маслянокислое брожение – не имеет практического применения.
Возбудители – маслянокислые бактерии.
32