Энергообеспечение живых организмов. Биоэнергетика. Синтез углеводов

1. Энергообеспечение живых организмов. Биоэнергетика. Синтез углеводов. Материал к коллоквиуму по обмену углеводов, 2 часть

2.

• 1. Пути распада углеводов в живых организмах.
• 2. Распад поли- и олигосахаридов. Гидролиз и фосфоролиз.
• 3. Распад полисахаридов в желудочно-кишечном тракте
человека.
• 4. Превращения моносахаридов. Пути синтеза глюкозо-6фосфата и значение этого соединения.
• 5. Анаэробный гликолиз: значение, стадии, энергетический
эффект. Субстратное фосфорилирование.
• 6. Гликогенолиз. Реакции, отличающие гликогенолиз от
анаэробного гликолиза. Энергетический эффект гликогенолиза.
• 7. Спиртовое брожение: значение, реакции заключительного
этапа спиртового брожения, энергетический эффект.

3.

• 8. Дыхание: значение, основные этапы. Окислительное
декарбоксилирование пирувата.
• 9. Цикл Кребса и его значение.
• 10. Дыхательная цепь ферментов.
• 11. Энергетический эффект дыхания.
• 12. Энергообеспечение живых организмов. Биоэнергетика.
• 13. Окислительное фосфорилирование. Гипотеза Митчелла.
• 14. Фотосинтез.
• 15. Синтез олиго- и полисахаридов.
• 16. Глюконеогенез (учебник Комова)

4.

5.

• ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ – это распад органических
веществ в живых организмах, сопровождающийся
потреблением кислорода и выделением углекислого
газа и воды.
Функции дыхания
• 1.Запасание энергии в форме АТФ или протонного
потенциала (на эти процессы затрачивается 90%
поглощенного кислорода).
• 2.Рассеивание энергии в виде тепла.
• 3.Образование соединений, необходимых для
обмена веществ клетки (синтез углеводов из жиров).
• 4.Изъятие «нежелательных» и вредных веществ
(например, молочной кислоты).

6. Этапы дыхания

• 1. Аэробный гликолиз.
• 2. Окислительное
декарбоксилирование пирувата.
• 3. Цикл Кребса.
• 4. Дыхательная цепь ферментов.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Как известно, при окислении одной молекулы
глюкозы в процессе дыхания образуется до
36-38 молекул АТФ.
Так как в мембранах митохондрий могут находиться до
50000 дыхательных цепей, то становится понятным
одновременный синтез большого количества АТФ.
Чем выше функциональная активность клеток, тем с
большим напряжением работают дыхательные цепи,
образуя и тратя в организме человека до 40 кг АТФ в
день.

14.

15. Энергетический эффект дыхания

• 1. в цитоплазме (гликолиз)
от глюкозы до 2 ПВК = 2 АТФ
2. в митохондрии
А) ПВК в ацетил-КоА – 1 НАДН+Н=3 АТФ
Б) цикл Кребса 3 НАДН+Н=9 АТФ
1 ФАД *Н2=2 АТФ
1 АТФ, всего 12 АТФ
В митохондрии всего 15 АТФ, 2 ПВК=30 АТФ

16.

30 +2 АТФ (гликолиз) = 32 АТФ
• В гликолизе в 7 р-ции еще +2 НАД восст.
НАДН+Н= 2* 2 Н+
• Транспортируются в митохондрию на
дыхательную цепь ферментов одним из 2
механизмов:
• 1. на НАД = 2 НАДН+Н =2*3=6 АТФ, всего 38
АТФ
• 1. на ФАД = 2 ФАД *Н2 =2*2=4 АТФ, всего 36
АТФ

17.

18.

19. Значение АТФ

• 1. Кроме химической работы (биосинтез новых
молекул) АТФ тратится и на другие нужды живых
организмов.
• 2.Механическая работа (мышечное сокращение,
внутриклеточное движение молекул).
• 3.АТФ тратится на тепло.
• 4.На совершение осмотической работы (транспорт
ионов через внешнюю мембрану клеток).
• 5.С помощью АТФ обеспечивается
хемилюминесценция, например,у светлячков.

20. Энергетические «валюты» в клетке (биоэнергетика)

• С 1961 года стало известно, что АТФ не является единственным
источником энергии в клетках.АТФ- полярная молекула,отлично
растворяется в воде и используется в водной фазе клетки.
• Другая валюта, связанная с гидрофобной мембранной фазойэто протонный потенциал или трансмембранный градиент ионов
водорода.
Такая двойная бухгалтерия возникла давно и характерна для всех
ныне живущих организмов.
Появилась целая наука,которая изучает энергообеспечение живых
существ. Это Биоэнергетика. Годом рождения биоэнергетики
считается 1961 год,когда в журнале «Naturе» появилась статья
английского биохимика Митчелла о механизме синтеза АТФ при
окислительном фосфорилировании.
Биоэнергетика изучает механизм образования АТФ при
субстратном фосфорилировании, механизм синтеза АТФ и
создания протонного потенциала при окислительном
фосфорилировании и различных вариантах фотосинтеза.

21.

22.

23. Механизм окислительного фосфорилирования

• Окислительное фосфорилирование- это процесс
синтеза АТФ,связаный с транспортом протонов и
электронов по дыхательной цепи.
• К 1961 году накопились некоторые
экспериментальные данные:
• 1.Окислительное фосфорилирование требует
целостной внутренней митохондриальной мембраны.
• 2.Внутренняя митохондриальная мембрана не
проницаема для Н+;ОН-;К+;Сl-.
• 3.Окислительное фосфорилирование можно
предотвратить с помощью разобщителей,
например,динитрофенола, аскорбиновой кислоты.

24.

Электрохимическая гипотеза Митчелла

25.

26.

27.

Значение протонного потенциала:
1.По гипотезе Митчелла движущей силой для
синтеза АТФ является протонный потенциал
(на это тратится 50% его энергии).
2.Механическая работа (движение жгутиков у
бактерий).
3.Тепло (бурый жир). 4.Осмотическая
работа(транспорт Ф,АДФ,АТФ).

28. Фотосинтетическое фосфорилирование