Энергетический обмен. Синтез АТФ. План лекции: 1.Понятие об энергетическом обмене. 2.АТФ, его строение и значение. 3.Этапы энергетического обмена: a)подготовительный. - презентация

1

2 Энергетический обмен. Синтез АТФ. План лекции: 1. Понятие об энергетическом обмене. 2.АТФ, его строение и значение. 3. Этапы энергетического обмена: a)подготовительный b)гликолиз c)дыхание

3 Метаболизм (обмен веществ) Пластический обмен Ассимиляция Анаболизм Энергетический обмен обмен Диссимиляция Катаболизм

4 Энергетический обмен (диссимиляция) это совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений, которые сопровождаются выделением и запасанием энергии Энергетический обмен (диссимиляция) это совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений, которые сопровождаются выделением и запасанием энергии

5 АТФ АТФ – универсальный источник энергии в клетке Аденин Рибоза Три фосфата Макроэргические связи

6 АТФ в цифрах АТФ в цифрах Время жизни – несколько секунд Время жизни – несколько секунд Человек затрачивает ~ ккал энергии в сутки. Человек затрачивает ~ ккал энергии в сутки. Для этого надо расщепить 166 кг АТФ Для этого надо расщепить 166 кг АТФ На самом деле в организме содержится только ~ 50 г АТФ На самом деле в организме содержится только ~ 50 г АТФ Поэтому каждая молекула АТФ должна вновь синтезироваться 166 кг : 50 г 3320 раз в сутки. Поэтому каждая молекула АТФ должна вновь синтезироваться 166 кг : 50 г 3320 раз в сутки. АМФ АДФ АТФ

7 Субстрат для клеточного дыхания Большинство клеток используют в первую очередь именно углеводы.Большинство клеток используют в первую очередь именно углеводы. Жиры. Жиры составляют «первый резерв».Жиры. Жиры составляют «первый резерв». Белки. Но они выполняют ряд других важных функций.Белки. Но они выполняют ряд других важных функций.

8 Этапы энергетического обмена: 1. Подготовительный 2. Гликолиз (бескислородное окисление) 3. Дыхание (кислородное окисление)

9 Первый этап Первый этап Подготовительный ферментативное расщепление сложных органических веществ до простых

10 Где происходит: Пищеварительная система Пищеварительная система Лизосомы в клетках Лизосомы в клетках

11 Субстрат Углеводы = глюкоза + Е (1 г = 17,6 к Дж)Углеводы = глюкоза + Е (1 г = 17,6 к Дж) Липиды = глицерин + жирные кислоты + Е (1 г = 38,9 к Дж)Липиды = глицерин + жирные кислоты + Е (1 г = 38,9 к Дж) Белки = аминокислоты + Е (1 г = 17,6 к Дж)Белки = аминокислоты + Е (1 г = 17,6 к Дж) Нуклеиновые кислоты = нуклеотиды + ЕНуклеиновые кислоты = нуклеотиды + Е

12 Результат этапа Энергия не запасается, а выделяется только в тепловой форме Энергия не запасается, а выделяется только в тепловой форме

13 Гликолиз Гликолиз - неполное расщепление - анаэробное дыхание - брожение Второй этап Бескислородное окисление

14 Глюкоза – центральная молекула клеточного дыхания Полисахариды с нее начинается путь к АТФ

15 2 ПВК Клетка Клетка (под действием ферментов клеточных мембран) 10 реакций (пируват) гликолиз Где происходит:

16 Субстрат С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 + 2НАД + С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 + 2НАД + глюкоза глюкоза 2С 3 Н 4 О 3 + 2АТФ + 2Н 2 О + 2НАД·Н 2 пировиноградная кислота (пируват)

17 60% выделяется в виде тепла 40% идет на синтез АТФ Энергия Результат этапа: из одной молекулы глюкозы высвобождается 200 к Дж, из которых 120 к Дж рассеивается в виде тепла, а 80 к Дж запасается в связях АТФ.

18 ГЛЮКОЗА П В К 2 АТФ Брожение – анаэробное дыхание Если мало кислорода или организм – принципиальный анаэроб Молочная кислота Этиловый спирт Животные, бактерии Растения, дрожжи молочнокислое спиртовое БРОЖЕНИЕ ГЛИКОЛИЗ

19 Выводы: Синтез АТФ в процессе гликолиза не нуждается в мембранах. Он идёт даже в пробирке, если имеются все необходимые субстраты и ферменты

20 Третий этап Кислородное расщепление: полное расщепление пировиноградной кислоты, происходит при обязательном присутствии кислорода

21 О2О2О2О2 Митохондрия : под действием ферментов митохондриальных мембран (необходимое условие – целостность мембран) ПВК СО 2 и Н 2 О 36 молекул АТФ Где происходит:

22 1 наружная мембрана; 2 внутренняя мембрана; 3 матрикс; 4 криста; 5 мульти ферментная система; 6 кольцевая ДНК.

23 Стадии аэробного дыхания: 1) Окислительное декарбоксилирование 2) Цикл Кребса 3) Электронтранспортная цепь (окислительное фосфорилирование)

24 Окислительное декарбоксилирование С 3 Н 4 О 3 + КоА + НАД СО 2 + Ацетил-КоА + НАД*Н 2 С 6 Н 12 О 6 2С 3 Н 4 О 3 2С 3 Н 6 О 3 Глюкоза ПВК Молочная кислота

25 Цикл Кребса:

26 Электронтранспортная цепь

27

28 C 3 H 6 O 3 +3H 2 O=3CO 2 +12H СО 2 Н - е = Н НАД*Н2 НАД*Н 2 = НАД + 2Н

29 СО 2 О2О Н Н Н Н Н Н Н Н НН Н Н Н + Н - е = Н - О 2 + е =О 2 НАД*Н2 C 3 H 6 O 3 +3H 2 O=3CO 2 +12H +

30 НАД*Н2 = НАД + 2Н СО 2 О2О Н Н Н Н Н Н Н Н НН Н Н Н + Н - е = Н - О 2 + е =О мВ НАД*Н2 C 3 H 6 O 3 +3H 2 O=3CO 2 +12H +

31 СО 2 Н = е + Н О 2 + 4Н = 2 Н 2 О + О2О2 200 мВ АДФ Н3РО4 АТФ Н Н Н Н Н Н Н Н НН Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н НАД*Н2 = НАД + 2Н НАД*Н2 C 3 H 6 O 3 +3H 2 O=3CO 2 +12H О 2 + е =О 2 -

32 Субстрат (выделяется 2600 к Дж энергии из них запасается 1440 к Дж в виде 36 моль АТФ) 2С 3 Н 4 О 3 + 6О АДФ + 36Н 3 РО 4 пируват пируват = 6СО 2 +6Н 2 О + 36АТФ + 36H 2 О

33 Результат этапа: 2600 к Дж - на 2 моля С3Н4О3С3Н4О3 45% Рассеивается в виде тепла Сберегается в виде АТФ 55%

34 Суммарное уравнение: Гликолиз 1. Гликолиз С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 = 2С 3 Н 4 О 3 + 2АТФ + 2Н 2 О Дыхание 2. Дыхание 2С 3 Н 4 О 3 + 6О АДФ + 36Н 3 РО 4 = 6СО АТФ + 42Н 2 О

35 Суммарное уравнение: С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 6СО 2 + 6Н 2 О + 38АТФ + Qт, где Qт тепловая энергия

36 Выводы: Для осуществления кислородного процесса необходимо наличие неповреждённых митохондриальных мембран

37 Выводы: Расщепление в клетке 1 молекулы глюкозы до СО 2 и Н 2 О обеспечивает синтез 38 молекул АТФ

38