Энергетический обмен в клетке. Гликолиз и окислительное фосфорилирование

1.

Энергетический обмен в
клетке. Гликолиз и
окислительное
фосфорилирование

2.

Метаболизм
или обмен веществ
Анаболизм, или
ассимиляция
????
?????
Катаболизм, или
диссимиляция
???

3.

Метаболизм
Пластический
обмен
Анаболизм, или
ассимиляция
-синтез органических
веществ
- Е тратится
или обмен веществ —
набор химических реакций,
которые возникают в
живом организме для
поддержания жизни. Эти
процессы позволяют
организмам расти и
размножаться, сохранять
свои структуры и отвечать на
воздействия окружающей
среды.
Энергетический
обмен
Катаболизм, или
диссимиляция
-распад, расщепление
органических веществ
- Е синтезируется

4.

Катаболизм, или энергетический обмен
Этапы:
1) Подготовительный
2) Гликолиз (если расщепляется молекула
глюкозы)
3) Клеточное дыхание

5.

Подготовительный этап
Проходит:
В отделах пищеварительного тракта
Сущность:
Сложные органические молекулы под
действием ферментов расщепляются до
мономеров (глюкозы, аминокислот, жирных
кислот, глицерина)
Энергия:
- Выделяется в виде тепла

6.

1. Подготовительный
(протекает в пищеварительном
канале, лизосомах под действием
ферментов):
крахмал → глюкоза;
белки → аминокислоты;
жиры → глицерин и жирные
кислоты;
(энергия рассеивается в виде тепла)

7.

2.Бескислородный (анаэробный) этап
Гликолиз (греч. glycos – сладкий, lysis – расщепляю)
(определение стр.154)
Место:
- Цитоплазма
Сущность:
1.Одна шестиуглеродная молекула глюкозы
ступенчато расщепляется и окисляется при
участии ферментов до двух трехуглеродных
молекул пировиноградной кислоты.

8.

3.Кислородный (аэробный) этап
Клеточное дыхание
Место:
- Митохондрии
Сущность:
- 2 молекулы ПВК поступают на
ферментативный кольцевой «конвейер»
– цикл Кребса.

9.

Цикл Кребса (определение стр.156)
1) Попадая в митохондрию ПВК окисляется и
превращается в богатое энергией производное
уксусной кислоты – Ацетилкоэнзим А.

10.

2) ацетил-КоА соединяется с молекулой
щавелевоуксусной кислоты, при этом образуется
трикарбоновая лимонная кислота.

11.

3) Лимонная кислота окисляется в ходе последующих
ферментативных реакций. При этом восстанавливаются 3
молекулы НАД+ в НАД●Н, одна молекула ФАД в ФАД●Н2 и
образуется молекула гунозинтрифосфата (ГТФ) с
высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ
используется для фосфорилирования АДФ и образования АТФ.
Лимонная кислота теряет 2 углеродных атома, за счет которых
образуется 2 молекулы углекислого газа.

12.

В сумме, в результате 7 последовательных реакций,
лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную
кислоту. Она в свою очередь соединяется с новой
молекулой ацетил-КоА и цикл повторяется.

13.

В процессе окисления глюкозы возникли главным
образом молекулы НАД●Н и ФАД●Н2 и совсем мало
синтезировалось молекул АТФ.
Именно АТФ является универсальным биологическим
аккумулятором энергии.
Следующий этап биологического окисления служит
превращению энергии, запасенной в НАД●Н и ФАД●Н2
в энергию АТФ.

14.

Окислительное фосфорилирование
(на кристах митохондрий)
В ходе этого процесса электроны от
НАД●Н и ФАД●Н2 перемещаются по
многоступенчатой цепи переноса
электронов к конечному их акцептору
– молекулярному кислороду.
При переходе электрона со ступени на
ступень в определенных звеньях такой
цепи, освобождается энергия, которая
идет на образование АТФ – 30 молекул.
Поскольку в этом процессе окисление
сопряжено с фосфорилированием,
процесс получил название
окислительное фосфорилирование.
1931 год, биохимик Энгельгардт

15.

2.Бескислородный этап, «гликолиз»
(протекает в цитоплазме под
действием ферментов):
Глюкоза (С6Н12О6) → 2 ПВК (С3Н6О3) (или 2
молочной к-ты) + 2 АТФ
3. Кислородный этап, «гидролиз»,
«энергетический этап»
(протекает в митохондриях):
ПВК (С3Н6О3) → СО2 + Н 2О + 30 АТФ

16.

Общая формула энергетического обмена:
С6Н12О6 + 6О2 + 32АДФ +32Н3РО4
6СО2 + 6Н2О + 32АТФ

17.

Решение задач по
энергетическому обмену

18.

Задача 1:
В диссимиляцию вступило 10
молекул глюкозы. Определите
количество АТФ после гликолиза,
после энергетического этапа и
суммарный эффект диссимиляции.

19.

Решение: запишем уравнение гликолиза:
С6Н12О6 = 2ПВК + 2АТФ.
Поскольку из одной молекулы глюкозы
образуется 2 молекулы ПВК и 2 АТФ,
следовательно, из 10 молекул глюкозы
синтезируется 10*2=20 АТФ.
После энергетического этапа диссимиляции
при распаде 1 молекулы глюкозы образуется
30 молекул АТФ, следовательно, в нашем
случае синтезируется 10*30=300 АТФ.
Суммарный эффект диссимиляции равен
300+20=320 АТФ.

20.

Задача 2.
В процессе гликолиза образовалось 42
молекулы пировиноградной кислоты. Какое
количество молекул глюкозы подверглось
расщеплению и сколько молекул АТФ
образуется при полном окислении?

21.

Решение:
1) при гликолизе одна молекула глюкозы
расщепляется с образованием 2-х молекул
пировиноградной кислоты, следовательно,
гликолизу подверглось:
42 : 2 = 21 молекула глюкозы;
2) при полном окислении одной
молекулы глюкозы образуется 32 молекулы
АТФ (бескислородный 2 АТФ и кислородный
этапы 30 АТФ);
3) при окислении 21 молекулы образуется: 21 х
32 = 672 молекул АТФ.

22.

Этапы энергетического обмена
Подготовительный
этап
Где происходит
расщепление?
Чем активизируется
расщепление?
До каких веществ
расщепляются
соединения клетки?
Сколько выделяется
энергии?
Сколько запасается
энергии в виде
АТФ?
Бескислородный этап
(Гликолиз)
Кислородный этап
(Гидролиз)

23.

Задача 3. В цикл Кребса вступило 6 молекул
ПВК.
Определите:
А) количество АТФ после энергетического
этапа,
Б) суммарный эффект диссимиляции
В) количество молекул глюкозы, вступившей
в диссимиляцию.

24.

Задача 4. В диссимиляцию вступило 32
молекулы глюкозы. Определите количество
АТФ после гликолиза, после энергетического
этапа и суммарный эффект диссимиляции.

25.

Задача 5. В цикл Кребса вступило 28 молекул
ПВК. Определите количество АТФ после
энергетического этапа, суммарный эффект
диссимиляции и количество молекул
глюкозы, вступившей в диссимиляцию

26.

1. Белки синтезируются:
0
0
0
0
1
в комплексе Гольджи
2
в ЭПС
3
в цитоплазме
4
на рибосомах
Задание
1
1 бал.

27.

2. В клетках растений глюкоза и
крахмал синтезируются:
0
0
0
0
1
в цитоплазме
2
в комплексе Гольджи
3
на рибосомах
4
в хлоропластах
Задание
3
1 бал.

28.

3. Для образования органических
соединений клетке требуется
энергия, которую она получает:
0
0
0
0
1
в результатов процессов катаболизма
2
в результате процессов анаболизма
3
в готовом виде, благодаря генотипу
4
из последовательности нуклеотидов
Задание
4
1 бал.

29.

4.Гомеостаз - это
0
0
0
0
1
неизменность нуклеотидной последовательности в
геноме
2
совокупность процессов анаболизма и катаболизма
3
относительное постоянство внутренней среды
организма
4
Задание
совокупность процессов, обеспечивающих
метаболизм
5
1 бал.

30.

5.При окислении каких веществ
выделяется больше энергии?
0
0
0
0
1
углеводов
2
липидов
3
белков
4
нуклеиновых кислот
Задание
6
1 бал.

31.

6.Какие вещества ускоряют
химические реакции в клетке?
0
0
0
0
1
гормоны
2
витамины
3
ферменты
4
ингибиторы
Задание
7
1 бал.

32.

8.Какие вещества являются
конечными продуктами
подготовительного этапа
катаболизма?
0
0
0
0
И-РНК, АТФ
1
2
СО2, Н2О
3
4
Задание
аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты
белки, жиры, углеводы
8
1 бал.

33.

9.При окислении каких веществ
образуются соединения, содержащие
азот?
0
0
0
0
1
белков
2
липидов
3
углеводов
4
Задание
глюкозы
9
1 бал.

34.

10.Что такое метаболизм?
1
способность организма поддерживать внутренний
порядок
2
процессы синтеза одних соединений и расщепления
других
0
0
0
0
3
4
Задание
постоянно происходящий обмен веществ и энергии
комплекс реакций пластического и энергетического
обменов
10
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

35.

11.Какие функции в клетке
выполняют хлоропласты:
0
0
0
0
0
0
1
синтез углеводов
2
синтез органических веществ из неорганических
3
синтез липидов
4
синтез белков
5
расщепление органических веществ до мономеров
6
использование энергии солнечного света для синтеза
органических веществ
Задание
11
2 бал.
Выберите три правильных ответа

36.

12.Каковы особенности строения и
функционирования рибосом?
0
0
0
0
0
0
1
немембранные органоиды
2
участвуют в процессе синтеза АТФ
3
4
участвуют в процессе формирования веретена
деления
участвуют в процессе синтеза белка
5
состоят из белка и РНК
6
состоят из пучков микротрубочек
Задание
12
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

37.

13.Как называют составную часть
метаболизма, в результате которой
синтезируются АТФ?
0
0
0
0
0
0
1
анаболизм
2
энергетический обмен
3
катаболизм
4
пластический обмен
5
диссимиляция
6
ассимиляция
Задание
13
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

38.

14.Как называют часть метаболизма, в
результате которой происходит синтез сложных
органических веществ?
0
0
0
0
0
0
1
анаболизм
2
энергетический обмен
3
катаболизм
4
пластический обмен
5
диссимиляция
6
ассимиляция
Задание
14
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

39.

15.В чем состоит отличие
катаболизма от анаболизма?
0
0
0
0
0
0
1
синтезируются органические вещества
2
органические вещества распадаются
3
АТФ расходуется
4
энергия запасается в виде АТФ
5
клеточное дыхание (энергетический обмен в клетке)
6
биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез
Задание
15
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

40.

16.Каковы особенности автотрофов?
0
0
0
0
0
0
1
источник углерода – углекислый газ
2
преобладают процессы распада органических веществ
3
4
синтезируются органические вещества из
неорганических веществ
органические вещества получают с пищей
5
используют органические источники углерода
6
преобладают процессы синтеза органических веществ
Задание
16
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

41.

17.Что из перечисленного входит в
состав АТФ?
0
0
0
0
0
0
1
рибоза
2
аденин
3
тимин
4
три остатка фосфорной кислоты
5
один остаток фосфорной кислоты
6
урацил
Задание
17
2 бал.
Выберите три правильных ответа!

42.

18.Установите соответствие между
процессами и составляющими частями
метаболизма:
Анаболизм:
Задание
синтез белка
дыхание
брожение
хемосинтез
гликолиз
фотосинтез
18
2 бал.
Установите соответствие