Метаболизм клетки Важнейшее свойство живых организмов — обмен веществ. Любой живой организм — открытая система, которая потребляет из окружающей среды различные вещества и использует их в качестве строительного материала, или как источник энергии и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности и энергию. Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом, состоящим из взаимосвязанных реакций ассимиляции (пластического обмена, анаболизма) и реакций диссимиляции (энергетического обмена, катаболизма). Метаболизм поддерживает постоянство внутренней среды организма – гомеостаз.
АТФ
Метаболизм клетки Эти две группы реакций взаимосвязаны, реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена. Для поддержания различных процессов жизнедеятельности, например: для движения, для биосинтеза различных органических соединений; для поглощения веществ — организму необходима энергия.
Метаболизм клетки Автотрофные организмы: • образуют органические вещества из неорганических • источник энергии – свет или окисление неорг. веществ • источник углерода – углекислый газ Гетеротрофные организмы: • питаются готовыми органическими веществами • источник углерода и энергии – органические вещества • образуют сложные органические вещества (полимеры) из простых органических веществ (мономеров) Миксотрофные организмы • могут питаться и автотрофно и гетеротрофно (эвглена зеленая)
Энергетический обмен
Энергетический обмен Примеры анаэробных организмов: возбудитель столбняка, возбудитель ботулизма, некоторые паразитические плоские черви, обитатели больших морских глубин и глубоких недр земли
АТФ • Все процессы в организме, требующие затрат энергии, сопровождаются отщеплением от молекулы АТФ остатка фосфорной кислоты и превращением ее в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту) • При этом выделяется энергия – 40 КДж/моль • В молекуле АТФ две макроэргические связи • Восстановление структуры АТФ из АДФ и фосфорной кислоты происходит в митохондриях и сопровождается поглощением энергии
АТФ АДФ АМФ
Энергетический обмен Этапы энергетического обмена I Подготовительный Где происходит Сущность процесса Выделяемая энергия Желудочнокишечный тракт, лизосомы клеток (под действием ферментов) Сложные орг. в-ва распадаются на низкомолекулярные: Белки – на аминокислоты Полисахариды – на моносахариды Жиры – на глицерин и жирные кислоты Нукл. кислоты – на нуклеотиды Выделяется мало энергии, она рассеивается в виде тепла
Энергетический обмен II Бескис- Цитоплаз- Дальнейшее лородный ма клетки расщепление простых этап орг. в-в (мономеров) Гликолиз: глюкоза расщепляется до пировиногр. к-ты С 6 Н 12 О 6 – 2 С 3 Н 4 О 3 Анаэробное дыхание (брожение) а) спиртовое брожение (дрожжи): ПВК – этанол+СО 2 б) молочнокислое брожение: ПВК – молочная к-та Расщепление 1 С 6 Н 12 О 6 дает 2 АТФ
Гликолиз – сложный многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы. 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·Н 2 (никотинамидаденин-динуклеотида). С 6 Н 12 О 6 + 2 АДФ + 2 Н 3 РО 4 + 2 НАД+ 2 С 3 Н 4 О 3 + 2 АТФ + 2 Н 2 О + 2 НАД·Н 2
2 этап энергетического обмена Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия О 2 в клетке. Если О 2 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. 2 С 3 Н 4 О 3 2 СО 2 + 2 СН 3 СОН (уксусный альдегид) II. 2 СН 3 СОН + 2 НАД·Н 2 2 С 2 Н 5 ОН + 2 НАД+
2 этап энергетического обмена У животных и некоторых бактерий при недостатке О 2 происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты: 2 С 3 Н 4 О 3 + 2 НАД·Н 2 2 С 3 Н 6 О 3 + 2 НАД+
Энергетический обмен III Кисло. Митохон- Продукты, родный этап дрии образовавшиеся (у аэробных при бескислоорганизмов) родном расщеплении глюкозы, окисляются до СО 2 и Н 2 О: Расщепление 2 С 3 Н 4 О 3 дает 36 АТФ 2 С 3 Н 4 О 3+О 2 – СО 2+Н 2 О Суммарное уравнение полного окисления одной молекулы глюкозы до углекислого газа и воды: С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 + 38 АДФ + 38 Н 3 РО 4 -6 СО 2 + 6 Н 2 О + 38 АТФ
3 этап энергетического обмена
3 этап энергетического обмена На первом этапе пировиноградная кислота проникает в митохондрии, где происходит ее дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) с образованием двууглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса. В цикле Кребса происходит дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. При этом образуются атомы водорода, связанные с переносчиками и молекулы АТФ. Последним этапом является окисление атомов водорода с участием О 2 до Н 2 О с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Этот процесс происходит на внутренней мембране митохондрий.
3 этап энергетического обмена У водорода отбираются электроны, а протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар» . Когда разность потенциалов на внешней и внутренней стороне внутренней мембраны достигает 200 м. В, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы и происходит восстановление кислорода до воды с выделением энергии, часть которой запасается в форме АТФ. Если внутренняя мембрана повреждена, то окисление НАД·Н 2 продолжается, но не работает АТФ-синтетаза и образования АТФ не происходит, вся энергия выделяется в форме тепла.
Метаболизм клетки • Какие из перечисленных процессов относятся к ассимиляции, какие к диссимиляции? 1. образование липидов 2. редупликация ДНК 3. дыхание 4. фотосинтез 5. рост клетки 6. гликолиз 7. брожение 8. хемосинтез 9. трансляция 10. автолиз 11. переваривание пищи
Метаболизм клетки ассимиляция Ø образование липидов Ø редупликация ДНК Ø фотосинтез Ø рост клетки Ø хемосинтез Ø трансляция диссимиляции Ø дыхание Ø гликолиз Ø брожение Ø автолиз Ø переваривание пищи
Ответьте на вопросы 1. На что могут расходоваться низкомолекулярные органические вещества, образующиеся на подготовительном этапе? 2. Используются ли аминокислоты для дальнейшего окисления с целью получения энергии? 3. Какой способ получения энергии наиболее древний? 4. Для какого способа получения энергии требуется очень много пищи? 5. В каком случае в организме преобладает ассимиляция над диссимиляцией
Скачать презентацию Метаболизм клетки Важнейшее свойство живых организмов обмен
1 метаболизм Энерг обмен.ppt