Презентация на тему "Энергетический обмен"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Энергетический обмен

• 
  Слайд 2
  

  Обмен веществ (метаболизм) = ассимиляции + диссимиляции Органические вещества пищи являются основным источником не только материи, но и энергии для жизнедеятельности клеток организма. При образовании сложных органических молекул была затрачена энергия, потенциально она находится в форме образованных химических связей. В результате реакций энергетического обмена происходит окисление сложных молекул до более простых и разрушение химических связей, при этом происходит высвобождение энергии. Биологическое окисление в клетках происходит с участием О2: А + О2 АО2 и без его участия, за счет дегидрированияилипереноса электронов от одного вещества к другому: АН2 + В  А + ВН2, где вещество А окисляется за счет вещества В; Fe2+ Fe3+ + e-, где двухвалентное железо окисляется до трехвалентного. Биологическое окисление

• 
  Слайд 3
  

  Аденозинтрифосфа́т ( АТФ) — нуклеотид, играет исключительно важную роль в обмене энергии и веществ в организмах; в первую очередь соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах. АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль. АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия АТФ На ІІ и ІІІ этапах энергетического обмена происходит обратная реакция – фосфорилирования АДФ в АТФ АДФ + H3PO4 + энергия → АТФ + H2O

• 
  Слайд 4
  

  Процесс энергетического обмена можно разделить на три этапа: на первом этапе происходит пищеварение, то есть сложные органические молекулы расщепляются до мономеров; на втором происходит бескислородное окисление этих мономеров, субстратное фосфорилирование; последнем этапе происходит окисление с участием кислорода в митохондриях. Биологическое окисление

• 
  Слайд 5
  

  Подготовительный этап. Под действием ферментов пищеварительного тракта или ферментов лизосом Сложные органические молекулы расщепляются: белки до …. жиры — до …. углеводы — до …. нуклеиновые кислоты — …. Вся энергия при этом рассеивается в виде тепла. Биологическое окисление

• 
  Слайд 6
  

  Биологическое окисление

• 
  Слайд 7
  

  Окисление глюкозы в клетках без участия кислорода происходит путем дегидрирования, акцептором Н служит кофермент НАД+. Реакции протекают в цитоплазме, глюкоза с помощью 10 ферментативных реакций превращается в 2 молекулы ПВК — пировиноградной кислоты и образуется восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2 (никотинамидаденин-динуклеотида). При этом образуется 200 кДж энергии, 120 рассеивается в форме тепла, 80 кДж запасается в форме 2 моль АТФ(КПД = 40%): С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ 2 С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2 Гликолиз, или бескислородное окисление, субстратное фосфорилирование.

• 
  Слайд 8
  

  Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия О2 в клетке. Если О2 нет, происходит анаэробное брожение (дыхание), причем у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение, при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта: I. 2С3Н4О3 2СО2 + 2СН3СОН (уксусный альдегид) II. 2СН3СОН + 2НАД·Н2 2С2Н5ОН + 2НАД+ Гликолиз, или бескислородное окисление, субстратное фосфорилирование.

• 
  Слайд 9
  

  У животных и некоторых бактерий при недостатке О2 происходит молочнокислое брожениес образованием молочной кислоты: 2С3Н4О3 + 2НАД·Н2 2С3Н6О3 + 2НАД+ Гликолиз, или бескислородное окисление, субстратное фосфорилирование.

• 
  Слайд 10

  Гликолиз

  Гликолиз — путь ферментативного расщепления глюкозы — является общим практически для всех живых организмов процессом. У аэробов он предшествует собственно клеточному дыханию, у анаэробов завершается брожением. Сам по себе гликолиз является полностью анаэробным процессом и для осуществления не требует присутствия кислорода. Уравнение гликолиза имеет следующий вид: Глюкоза + 2НАД+ + 2АДФ + 2Н 3РО 4 = 2(НАД∙Н + Н+)+ 2ПВК + 2АТФ + 2H2O Глюкоза + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 = 2Молочная кислота + 2АТФ + 2H2O Уравнение брожения имеет следующий вид: Глюкоза + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 = 2СО 2 + 2 С 2 Н 5 ОН + 2АТФ + 2H2O

• 
  Слайд 11
  

  Повторение. Какие ответы верны: **Тест 1. На подготовительном этапе энергетического обмена происходит: Гидролиз белков до аминокислот. Гидролиз жиров до глицерина и карбоновых кислот. Гидролиз углеводов до моносахаридов. Гидролиз нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Тест 2. Обеспечивают гликолиз: Ферменты пищеварительного тракта и лизосом. Ферменты цитоплазмы. Ферменты цикла Кребса. Ферменты дыхательной цепи. Тест 3. В результате бескислородного окисления в клетках у животных при недостатке О2 образуется: ПВК. Молочная кислота. Этиловый спирт. Ацетил-КоА.

• 
  Слайд 12
  

  Повторение. Какие ответы верны: Тест 4. В результате бескислородного окисления в клетках у растений при недостатке О2 образуется: ПВК. Молочная кислота. Этиловый спирт. Ацетил-КоА. Тест 5. При гликолизе моль глюкозы образуется всего энергии: 200 кДж. 400 кДж. 600 кДж. 800 кДж. Тест 6. Три моль глюкозы подверглось гликолизу в животных клетках при недостатке кислорода. При этом углекислого газа выделилось: 3 моль. 6 моль. 12 моль. Углекислый газ в животных клетках при гликолизе не выделяется.

• 
  Слайд 13
  

  Повторение. Какие ответы верны: **Тест 7. К биологическому окислению относятся: Окисление вещества А в реакции: А + О2 АО2. Дегидрирование вещества А в реакции: АН2 + В  А + ВН2. Потеря электронов (Fe2+ в реакции Fe2+Fe3+ + е-). Приобретение электронов (Fe3+ в реакции Fe3+ + е-Fe2+). **Тест 8. Реакции подготовительного этапа происходят: В пищеварительном тракте. В митохондриях. В цитоплазме. В лизосомах. Тест 9. Энергия, которая выделяется в реакциях подготовительного этапа: Рассеивается в форме тепла. Запасается в форме АТФ. Большая часть рассеивается в форме тепла, меньшая — запасется в форме АТФ. Меньшая часть рассеивается в форме тепла, большая — запасется в форме АТФ.

• 
  Слайд 14
  

  Третий этап энергетического обмена — кислородное окисление, или дыхание, происходит в митохондриях. Как устроены митохондрии? Каковы функции митохондрий? Каково происхождение митохондрий? Кислородное окисление - дыхание

• 
  Слайд 15
  

  Кислородное окисление - дыхание

• 
  Слайд 16
  

  Суммарная реакция гликолиза и разрушения ПВК в митохондриях до водорода и углекислого газа выглядит следующим образом: С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2 Кислородное окисление - дыхание

• 
  Слайд 17
  

  Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием О2 до Н2О с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием и происходит на внутренней мембране митохондрий. Водород передается по трем большим ферментным комплексам дыхательной цепи (флавопротеин, кофермент Q, цитохромы). Кислородное окисление - дыхание

• 
  Слайд 18
  

  У водорода отбираются электроны, а протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода. Электроны передаются по ферментам дыхательной цепи на цитохромоксидазу. Кислородное окисление - дыхание

• 
  Слайд 19
  

  Когда разность потенциалов на внешней и внутренней стороне внутренней мембраны достигает 200 мВ, протоны (24Н+) проходят через канал фермента АТФ-синтетазы и происходит восстановление кислорода до воды (12Н2О) с выделением энергии, часть которойзапасается в форме 34АТФ.Таким образом, в митохондрии образуется всего 36 АТФ – 55%, 45% - рассеивается в форме тепла. Кислородное окисление - дыхание

• 
  Слайд 20
  
• 
  Слайд 21
  

  Суммарная реакция энергетического обмена С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт Если внутренняя мембрана повреждена, то окисление НАД·Н2 продолжается, но не работает АТФ-синтетаза и образования АТФ не происходит, вся энергия выделяется в форме тепла.