Обмен веществ и превращение энергии в клетке

1. Обмен веществ и превращение энергии в клетке

2.

Обмен веществ и превращение энергии в клетке
Метаболизм и энергетический обмен — это процессы,
протекающие в каждой живой клетке. Они основаны на
способности клетки трансформировать различные виды
энергии для поддержания жизнедеятельности.
Клетка использует ферментативные реакции для
извлечения энергии из глюкозы и преобразования её в
высокоэнергетические молекулы аденозинтрифосфата
(АТФ), которые затем используются для различных
клеточных функций.

3.

Метаболизм
Анаболизм, или пластический
обмен, представляет собой
процесс создания сложных
молекул из более простых
компонентов, таких как
аминокислоты для синтеза
белков.
Катаболизм, или энергетический
обмен, представляет собой процесс,
в ходе которого сложные молекулы
распадаются на более простые, при
этом выделяется энергия, например,
в виде глюкозы.
Все химические процессы, которые протекают в клетке,
объединяются понятием «обмен веществ».

4.

Энергия в клетке
Клетки получают энергию, которая нужна им для
жизни, с помощью молекул аденозинтрифосфата.
Эти молекулы помогают клетке двигаться,
вырабатывать тепло, избавляться от отходов,
создавать новые белки и делать много других
вещей.
АТФ в клетке не бесконечное количество, и его
нужно постоянно пополнять. Это происходит с
помощью процесса, который называется
фосфорилирование. Он происходит, когда мы
дышим, едим или пьём.
Энергия, которая освобождается, когда мы едим,
превращается в АТФ.
С помощью АТФ клетка может делать разные
вещи:
создавать новые вещества, такие как белки,
жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты;
переносить вещества против силы, которая их
отталкивает;
•двигаться и сокращать мышцы.
АТФ, или аденозинтрифосфат,
представляет собой ключевой и
универсальный источник энергии, который
клетки используют для поддержания своей
жизнедеятельности.
Расщепление АТФ позволяет клеткам
осуществлять активный транспорт, синтез
необходимых веществ, деление и другие
процессы.
АТФ присутствует в цитоплазме, ядре и в
двухмембранных органоидах, таких как
пластиды и митохондрии.

5.

Синтез АТФ
Процессы, в ходе которых
синтезируется АТФ
Гликолиз — это процесс преобразования глюкозы в
две молекулы пировиноградной кислоты с
выделением энергии в виде АТФ и НАДH.
Существует два типа гликолиза: анаэробный и
аэробный.
Анаэробный гликолиз происходит без участия
кислорода, в результате глюкоза превращается в
пировиноградную кислоту, а также образуются две
молекулы АТФ и НАД·Н2.
Аэробный гликолиз происходит с использованием
кислорода, пировиноградная кислота окисляется до
углекислого газа и воды (цикл Кребса), в результате
образуется 36 молекул АТФ.
Окислительное фосфорилирование —
процесс в клетке, который помогает
организму получать энергию. В процессе
участвуют вещества, переносящие
электроны. Они передают их друг другу до
соединения с кислородом, при этом
происходит много изменений. При переходе
электронов от одного вещества к другому
выделяется энергия, достаточная для
создания вещества, помогающего организму
получать энергию.
Цикл Кребса — это сложный
процесс, который происходит в
особых «энергетических центрах»
клеток. В нём участвуют различные
вещества, которые служат
«топливом» для клеток. В
результате этого процесса
образуются вода и углекислый газ.
Этот процесс обеспечивает клетки
энергией, необходимой для их
функционирования.

6.

Гликолиз
Расщепление глюкозы
Гликолиз — это превращение глюкозы в пируват. Оно происходит в жидкой части клеток.
В этом процессе выделяется энергия, которая используется для создания молекул АТФ и НАДН.
Гликолиз состоит из 10 реакций, которые происходят с помощью специальных веществ — ферментов.
1
Выход энергии 2АТФ,2НАДН
2
В ходе этого процесса
глюкоза преобразуется в две молекулы пировиноградной кислоты. В результате образуются
две молекулы АТФ и вещество, которое служит переносчиком водорода, — НАД·Н2.
Анаэробный путь
Анаэробное дыхание — это процесс, при котором организм получает энергию без участия кислорода.
Этот процесс происходит в условиях недостатка кислорода и сопровождается образованием побочных продуктов, таких
как молочная кислота или спирт.
3
В процессе молочнокислого брожения глюкоза превращается в молочную кислоту. Этот процесс характерен для
некоторых бактерий и мышц животных.
В процессе алкогольной ферментации глюкоза превращается в спирт. Этот процесс характерен для дрожжей и
некоторых видов рыб.

7.

Цикл Кребса и окислительное ф осф орилирование
Митохондрии располагаются в тех областях клетки,
где требуется большое количество энергии.
В случае необходимости в дополнительной энергии
митохондрии перемещаются в соответствующие
участки клетки. Для этого они используют
специальные структуры, называемые «косточками».
Пируват может быть преобразован в ацетил-КоА
и затем вступить в цикл трикарбоновых кислот.
Ацетил-КоА образуется в результате окисления
жирных кислот. Таким образом, цикл
трикарбоновых кислот способствует
расщеплению жиров.
Пируват может быть включён в цикл
трикарбоновых кислот даже без преобразования
в ацетил-КоА. Под воздействием определённого
фермента он может превратиться в малат.
Продукты, которые образуются в процессе
клеточного дыхания: 2 АТФ, 6 NADH, 2 FADH2, 4
молекулы углекислого газа.

8.

Значение метабол изма дл я поддержания
гомеостаза
Получение энергии
Метаболические
процессы
обеспечивают клетки
энергией в форме АТФ
для поддержания
жизненных функций.
Детоксикация
Метаболические пути
помогают организму
избавиться от токсинов
и отходов,
поддерживая
внутреннюю среду в
гомеостатическом
состоянии.
Синтез биомолекул
Метаболизм отвечает
за синтез всех
необходимых клетке
биомолекул, что
обеспечивает ее рост и
развитие.
Адаптация
Регуляция метаболизма
позволяет клеткам
быстро адаптироваться
к изменяющимся
условиям окружающей
среды, сохраняя свою
жизнеспособность.

9.

Нарушение
Причины
Примеры
заболеваний
Недостатки
ферментов
Генетические мутации,
приводящие к дефициту
ключевых ферментов
Фенилкетонурия,
галактоземия,
муковисцидоз
Нарушение
регуляции
Дисфункция
механизмов регуляции
метаболических путей
Сахарный диабет,
гипотиреоз, болезнь
Гоше
Накопление
Токсичных
метаболитов
Нарушение
детоксикации или
выведения конечных
продуктов метаболизма
Подагра, болезнь
Альцгеймера, болезнь
Паркинсона