94406

Энергетический обмен углеводов и его этапы и значение

Доклад

Биология и генетика

Энергия освобождающаяся при распаде органических веществ не сразу используется клеткой а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. АТФ универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования присоединения неорганического фосфата к АДФ.

Русский

2015-09-13

25.61 KB

0 чел.

Энергетический обмен углеводов и его этапы и значение.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.

У аэробных организмов (живущих в кислородной среде) выделяют три этапа энергетического обмена: подготовительный, бескислородное окисление и кислородное окисление.

Подготовительный этап

Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых: белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению.

Бескислородное окисление, или гликолиз

Этот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз.

Гликолиз — сложный многоступенчатый процесс, включающий в себя десять реакций. Во время этого процесса происходит дегидрирование глюкозы, акцептором водорода служит кофермент НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид). Глюкоза в результате цепочки ферментативных реакций превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются 2 молекулы АТФ и восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2:

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ → 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2.

В результате гликолиза одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80% запасается в связях АТФ.

Кислородное окисление, или дыхание

Цепь физиологических процессов, происходящих в организме растений и животных, при которых поглощается кислород, выделяется углекислый газ и вода, а так же энергия, обеспечивающая жизнедеятельность организма. У животных различают дыхание внешнее (органы дыхания и дыхательные пути) и внутриклеточное (митохондрии), поскольку кислород усваивается только в митохондриях. У растений дыхание осуществляется всеми органами, кислород же усваивается также только в митохондриях клеток.

В кислородном процессе принимают участие, кроме субстратов, многочисленные ферменты, молекулы-переносчики, вода, молекулярный кислород. Основное условие нормального течения кислородного процесса – целостность митохондриальных мембран.

Дыхание происходит в 2 этапа:

1 этап цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

На этом этапе расщеплению подвергается 2 молекулы ПВК.

Трикарбоновые кислоты образуются в этом цикле как промежуточные продукты . Все ферменты этого цикла локализованы в митохондриях, в их внутреннем пространстве, которое заполнено матриксом – полужидким белковым веществом.

Попадая в митохондрии ПВК окисляется и превращается в богатое энергией производное уксусной кислоты – ацетилкофермент А (ацетил - КоА). Такое превращение происходит при участии гигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковых молекул трех типов и присоединенные к ним молекулы переносчики электронов.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторых аминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил–КоА. При этом происходит «обезличивание» первичного источника энергии. Следовательно, в цикл трикарбоновых кислот поступают молекулы ацетил – КоА из разных источников.

Цикл начинается образованием лимонной кислоты при взаимодействии ацетил–КоА и щавелево-уксусной кислоты и заканчивается образованием щавелево-уксусной кислоты (для нового цикла), двух молекул углекислого газа ( он свободно проникает через мембраны и удаляется в окружающую среду), одной молекулы АТФ и четырех молекул восстановленных коферментов (ФАД∙Н2 и 3НАД∙Н2), то есть часть молекул окисляется до конечных продуктов, а часть продолжает «крутиться» в цикле.

2 С3Н4О3 + 3 Н2О → 3СО2 +10 Н

2 этапокислительное фосфорилирование (фосфорилирование – синтез АТФ)

Последовательные ферментативные реакции, в ходе которых электроны перемещаются по цепи переноса от ФАД∙Н2 и НАД∙Н2 к молекулярному кислороду с образованием АТФ(и воды).

Эти реакции идут в такой последовательности:

  1.  Атом водорода с помощью ферментов-переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрий, образующую кристы, где он окисляется: Н - e – → Н+
  2.  Протон Н+ выносится переносчиками на наружную поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана, так же как и наружная мембрана митохондрии, непроницаема, поэтому они накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар.
  3.  Электроны водорода переносятся на внутреннюю поверхность мембраны крист и тут же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы, образуя отрицательно заряженный активный кислород О2 +2е- → О2-
  4.  Катионы и анионы по обе стороны мембраны создают разноименно заряженное электрическое поле, и когда разность потенциалов достигнет некоторого критического уровня (200мВ), начинает действовать протонный канал. Он возникает в в молекулах ферментов АТФ- синтетаз, которые встроены во внутреннюю мембрану, образующую кристы. Если внутренняя мембрана повреждена, то окисление НАДН2 продолжается, но не работает АТФ-синтетаза и образования АТФ не происходит, вся энергия выходит в форме тепла
  5.  Силой электрического поля ионы Н+ проталкиваются через канал АТФ-синтетаз и устремляются внутрь митохондрии, создавая высокий уровень энергии, большая часть которой идет на синтез АТФ, а сами протоны взаимодействуют с активным кислородом, образуя воду и молекулярный кислород 4Н+ + 2О2- → 2Н2О +О2

Таким образом, кислород, поступающий в митохондрии в процессе дыхания организма, необходим для присоединения протонов Н+. При его отсутствии весь процесс в митохондриях прекращается

Процесс кислородного расщепления выражается уравнением

2С3Н4О3 + 6О2 + 36АДФ +36Н3РО4 → 6СО2 + 36 АТФ + 42 Н2О

Просуммировав это уравнением с уравнением гликолиза, получим:

С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ +38Н3РО4 → 6СО2 + 38 АТФ + 44 Н2О

Образовавшиеся молекулы АТФ выходят за пределы митохондрий и участвуют во всех процессах


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77462. Особенности банкротства физических лиц, индивидуальных предпринимателей и крестьянского (фермерского) хозяйства 18.16 KB
  Основания для признания крестьянского фермерского хозяйства банкротом неспособность удовлетворить требования кредиторов по денежным обязательствам и или исполнить обязанность по уплате обязательных платежей. Особенности порядка признания индивидуального предпринимателя главы крестьянского фермерского хозяйства банкротом Заявление индивидуального предпринимателя главы крестьянского фермерского хозяйства о признании его банкротом может быть подано в арбитражный суд при наличии согласия в письменной форме всех членов крестьянского...
77463. Оспаривание сделок в деле о банкротстве. Подозрительные сделки и сделки предпочтения 16.94 KB
  Сделки совершенные должником или другими лицами за счет должника могут быть признаны недействительными в соответствии с Гражданским кодексом Российской Федерации а также по основаниям и в порядке которые указаны в настоящем Федеральном законе. Оспаривание подозрительных сделок должника...
77464. Антимонопольное законодательство и иные акты о защите конкуренции. Цель и метод правового регулирования, предусмотренного антимонопольным законодательством 18.32 KB
  Понятие конкуренции недобросовестная конкуренция понятие формы. Принцип: регулирование и контроль монополистической деятельности осуществление монополистической деятельности допускается если это не нарушает свободу конкуренции. При обнаружении факти или угроза нарушения конкуренции монополистическая деятельность признается незаконной.
77465. Монополистическая деятельность: понятие, виды, формы 20.37 KB
  Однако картельное соглашение не касалось производственной и тем более снабженческо-бытовой деятельности предприятия. При этом обычно различают одноотраслевой и комбинированный многоотраслевой трест когда объединение захватывает предприятия другой отрасли. Комбинированный трест объединяющий предприятия разных отраслей получает возможность извлекать дополнительную прибыль вопервых за счет использования побочных продуктов и отходов другой отрасли вовторых за счет организации вертикального комбинирования когда одно предприятие...
77466. Понятие правовой конструкции «доминирующие положения» по антимонопольному законодательству и ее правовое значение 17.51 KB
  Механизм включения хозяйствующих субъектов в реестр хозяйствующих субъектов имеющих долю на рынке определенного товара более 35.5 – это такое положение субъекта группы лиц нескольких хозяйствующих субъектов на рынке определенного товара которое дает им возможность оказывать решающее влияние на условия обращения товара на рынке устранять или затруднять доступ на данный товарный рынок. Предполагается доминирующее положение субъекта если доля его на рынке определенного товара превышает 50.е субъект имеет возможность доказать отсутствие у...
77467. Запрет на ограничивающие конкуренцию акты, действия (бездействия), соглашения, согласованные действия органов власти и местного самоуправления 15.6 KB
  ОГВ и ОМСУ запрещается принимать акты и или осуществлять действия бездействие которые приводят или могут привести к недопущению ограничению устранению конкуренции за исключением предусмотренных федеральными законами случаев принятия актов и или осуществления таких действий бездействия в частности запрещаются:  введение ограничений в отношении создания хозяйствующих субъектов в какой-либо сфере деятельности а также установление запретов или введение ограничений в отношении осуществления отдельных видов деятельности или...
77468. Понятие экономической концентрации по антимонопольному законодательству. Формы государственного контроля за экономической концентрацией 15.74 KB
  Правовые последствия нарушения порядка получения предварительного согласия антимонопольного органа на осуществление сделок и иных действий а также нарушения порядка его уведомления о совершении сделок и иных действий. Государственный контроль за экономической концентрацией подразделяется на два основных типа: Предварительный контроль осуществляется до момента совершения сделок и или процессов выступающих в качестве объектов антимонопольного контроля или обстоятельств которые могут приводить к увеличению экономической концентрации. В данном...
77469. Государственный орган, осуществляющий контроль за соблюдением антимонопольного законодательства (название органа, функции и полномочия) 23.47 KB
  Возбуждение и рассмотрение дела о нарушениях антимонопольного законодательства. Способы реагирования антимонопольного органа по результатам рассмотрения дела. Осуществляет след функции: по принятию НА контролю за соблюдением антимонопольного законодательства законодательства в сфере деятельности субъектов естественных монополий контроль за соблюдением законодательства о рекламе И иные полномочия.