Презентация на тему Энергетический обмен в клетке

Энергетический обмен. Синтез АТФ. План лекции:Понятие об энергетическом обмене.АТФ, его строение и значение.Этапы энергетического обмена:подготовительныйгликолиздыхание Метаболизм (обмен веществ) Пластический обмен Ассимиляция Анаболизм Энергетический обмен Диссимиляция Катаболизм Энергетический обмен (диссимиляция) — это совокупность реакций расщепления высокомолекулярных соединений, которые сопровождаются выделением и запасанием энергии АТФ – универсальный источник энергии в клетке Аденин Рибоза Три фосфата Макроэргические связи АТФ в цифрах Время жизни – несколько секундЧеловек затрачивает ~ 2 300 ккал энергии в сутки.Для этого надо расщепить 166 кг АТФ На самом деле в организме содержится только ~ 50 г АТФПоэтому каждая молекула АТФ должна вновь синтезироваться 166 кг : 50 г ≈ 3320 раз в сутки. АМФ → АДФ → АТФ Субстрат для клеточного дыхания Большинство клеток используют в первую очередь именно углеводы.Жиры. Жиры составляют «первый резерв».Белки. Но они выполняют ряд других важных функций. Этапы энергетического обмена: 1. Подготовительный2. Гликолиз (бескислородное окисление)3. Дыхание (кислородное окисление) Первый этапПодготовительный ферментативное расщепление сложных органических веществ до простых Где происходит: Пищеварительная системаЛизосомы в клетках Субстрат Углеводы = глюкоза + Е (1г = 17,6 кДж)Липиды = глицерин + жирные кислоты + Е (1г = 38,9 кДж)Белки = аминокислоты + Е (1г = 17,6 кДж)Нуклеиновые кислоты = нуклеотиды + Е Результат этапа Энергия не запасается, а выделяется только в тепловой форме Гликолиз- неполное расщепление- анаэробное дыхание- брожение Второй этап Бескислородное окисление Глюкоза – центральная молекула клеточного дыхания Полисахариды  с нее начинается путь к АТФ 2 ПВК Клетка (под действием ферментов клеточных мембран) 10 реакций (пируват) гликолиз Где происходит: Субстрат С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ → глюкоза2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2 пировиноградная кислота (пируват) 60% выделяется в виде тепла 40% идет на синтез АТФ Энергия Результат этапа:из одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80 кДж запасается в связях АТФ. 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 Выводы: Синтез АТФ в процессе гликолиза не нуждается в мембранах. Он идёт даже в пробирке, если имеются все необходимые субстраты и ферменты Третий этапКислородное расщепление: полное расщепление пировиноградной кислоты, происходит при обязательном присутствии кислорода О2 Митохондрия: под действием ферментов митохондриальных мембран (необходимое условие – целостность мембран) ПВК СО2 и Н2О 36 молекул АТФ Где происходит: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — матрикс; 4 — криста; 5 — мультиферментная система; 6 — кольцевая ДНК. Стадии аэробного дыхания: 1) Окислительное декарбоксилирование2) Цикл Кребса3) Электронтранспортная цепь (окислительное фосфолирирование) Окислительное декарбоксилирование С3Н4О3 + КоА + НАД СО2 + Ацетил-КоА + НАД*Н2 С6Н12О6 2С3Н4О3 2С3Н6О3Глюкоза ПВК Молочная кислота Цикл Кребса: Электронтранспортная цепь C3H6O3+3H2O=3CO2+12H СО2 Н - е = Н НАД*Н2 НАД*Н2 = НАД + 2Н НАД*Н2 = НАД + 2Н СО2 О2 + + + + + + + + + + + + Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н + Н - е = Н - О2 + е =О2 НАД*Н2 C3H6O3+3H2O=3CO2+12H + НАД*Н2 = НАД + 2Н СО2 О2 + + + + + + + + + + + + Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н + Н - е = Н - О2 + е =О2 200 мВ НАД*Н2 C3H6O3+3H2O=3CO2+12H + СО2 Н = е + Н О2 + 4Н = 2 Н2О + О2 200 мВ АДФН3РО4 АТФ + + + + + + + + + + + + + + + + + + Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н + + + + - + - + - НАД*Н2 = НАД + 2Н НАД*Н2 C3H6O3+3H2O=3CO2+12H О2 + е =О2 - Субстрат (выделяется 2600 кДж энергиииз них запасается 1440 кДж в виде 36 моль АТФ) 2С3Н4О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 пируват= 6СО2 +6Н2О + 36АТФ + 36H2О Результат этапа: 2600 кДж - на 2 моля С3Н4О3 45% Рассеивается в виде тепла Сберегаетсяв виде АТФ 55% Суммарное уравнение: 1. ГликолизС6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4= 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О2. Дыхание2С3Н4О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 = 6СО2 + 36АТФ + 42Н2О Суммарное уравнение: С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт, где Qт — тепловая энергия Выводы: Для осуществления кислородного процесса необходимо наличие неповреждённых митохондриальных мембран Выводы: Расщепление в клетке 1 молекулы глюкозы до СО2 и Н2О обеспечивает синтез 38 молекул АТФ