Основы биохимии. Лекция 6 Метаболизм. Определения Метаболизм - совокупность всех биохимических реакций в организме. Метаболизм представляет собой высококоординированную. - презентация

1 Основы биохимии. Лекция 6 Метаболизм

2 Определения Метаболизм - совокупность всех биохимических реакций в организме. Метаболизм представляет собой высококоординированную и целенаправленную клеточную активность, которая обеспечивается участием многих взаимосвязанных мульти ферментных систем (от 2 до 20 ферментов в системе). Метаболизм слагается из сотен различных ферментативных реакций, но его центральные пути немногочисленны и, в принципе, едины почти у всех живых форм.

3

4 Автотрофы и гетеротрофы Живые организмы: 1)Автотрофы (сами себя питающие) усваивают СО 2 из атмосферы Фотосинтетические бактерии и зеленые растения 2) Гетеротрофы (питающиеся за счет других) Аэробы и анаэробы Нефотосинтезирующие бактерии и все высшие животные

5 Автотрофы и гетеротрофы В биосфере автотрофы и гетеротрофы сосуществуют как участники единого гигантского цикла – круговорота С и О 2 между животным и растительным миром, где источником энергии служит солнечный свет.

6 Автотрофы и гетеротрофы Круговорот азота в атмосфере

7 Функции клеточного метаболизма 1)Снабжение клеток химической энергией (источник - расщепление питательных веществ, фотосинтез) 2)Превращение молекул пищевых веществ в молекулы-строительные блоки для биосинтеза биомакромолекул 3)Сборка биомакромолекул (белки, НК, углеводы, липиды) и других клеточных компонентов из молекул-строительных блоков 4)Синтез и разрушение биомолекул для выполнения каких-либо специфических функций

8 Метаболические пути – линейные, циклические, разветвленные

9 Катаболизм и анаболизм Промежуточный метаболизм складывается из 2-х составляющих: 1)Катаболизм (расщепление сложных органических соединений до более простых молекул) 2)Анаболизм (процессы биосинтеза) Катаболические и анаболические пути протекают в клетке одновременно, но их скорости регулируются независимо.

10 Катаболизм и анаболизм Катаболические процессы распады биомолекул связаны с высвобождением свободной энергии, которая запасается в виде АТФ и НАДФ. Анаболизм (биосинтез макромолекул) требует затрат свободной энергии

11 Питательные в-ва - источники энергии Углеводы, жиры белки Клеточные макромолекулы Белки, НК, углеводы, липиды и др. Химическая энергия АТФ НАДФН Низкоэнергетические конечные продукты CO 2, H 2 O NH 3 Молекулы - предшественники А.к., сахара, Ж.к, азотистые основания Катаболизм Анаболизм Энергетические взаимосвязи между катаболическими и анаболическими путями

12 Катаболизм Ферментативное расщепление питательных веществ совершается постепенно, через ряд последовательных ферментативных реакций В аэробном катаболизме различают 3 главные стадии: 1)Макромолекулы распадаются на основные молекулы- строительные блоки 2)Продукты расщепления 1 стадии превращаются в более простые соединения, число которых невелико 3)Различные катаболические пути сливаются в один общий путь (цикл лимонной кислоты), в результате всех превращений образуются только 3 конечных продукта распада – NH 3, H 2 O, CO 2

13 Цикл лимонной кислоты Стадия I Белки Полисахариды Аминокислоты 20 а.к. Глюкоза Липиды Глицерин, Жирные кислоты Большие молекулы Молекулы - строительные блоки Пентозы Гексозы Пируват Ацетил-СоА NH 3 H2OH2OCO 2 Общий продукт расщепления Стадия II Стадия III Простые малые молекулы- конечные продукты катаболизма 3 стадии аэробного катаболизма

14

15 Аэробный катаболизм и синтез АТФ

16 Общий продукт расщепления макромолекул на 2 стадии –ацетилкоэнзим А

17 3 стадия – цикл лимонной кислоты

18

19 Анаболизм Катаболические пути сходятся, а анаболические пути, наоборот, расходятся: из небольшого числа предшественников образуется, в конечном счете, множество продуктов.

20 Биосинтез углеводов

21 Роль цикла лимонной кислоты в биосинтезе различных классов молекул

22 Функции АТФ Перенос химической энергии благодаря наличию легко гидролизующихся кислотно-ангидридных связей ΔGº = – 7,3 ккал/моль

23 Аэробный катаболизм и синтез АТФ

24 Цикл АТФ в клетках

25 Синтез АТФ у эукариот Фосфорилирование Субстратное в цитоплазме Мембранное На мембране митохондрий локализована цепь молекул-переносчиков водорода и электронов В результате ОВР образуются богатые энергией нестабильные молекулы, фосфатная группа которых переносится на АДФ. Создается электрохим. трансмембранный градиент ионов водорода АТФ H +

26 Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ из АДФ и фосфата за счет потенциальной энергии градиента концентраций протонов

27 27 АТФ-синтаза митохондрий, хлоропластов и бактерий относится к Н + -АТФ-азам F-типа

28 Строение фермента Н+-АТФ-синтетазы F 1 – водорастворимая каталитическая часть комплекса F 1 · F 0 F 0 – мембранная часть, комплекса F 1 · F 0 содержит протонный канал F 1 состоит из 9 субъединиц 5 типов: 3α, 3β, γ, δ и ε. Размеры F нм × 10 нм, длина γ - 9 нм. Субъединицы γ и ε подвижны. F 0 состоит из субъединиц 3 типов: а, b, с Н+-АТФ-синтетазы эукариот и бактерий – сложные F 1 · F 0 мембранные комплексы, имеющие сходную структурную организацию. М = – Д.

29 Н+- АТФ-синтетазы бактерий, растений и животных

30 30 Синтез АТФ протекает на мембранах митохондрий и хлоропластов эукариот, на цитоплазматической мембране прокариот

31

32 Основные пути утилизации глюкозы

33 Гликолиз

34

35

36

37 Метаболизм жирных кислот

38

39

40 Метаболизм аминокислот

41

42

43 Энергетические взаимосвязи между катаболическим и анаболическим путями