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

54146. Диференційований підхід при вивченні дисципліни «Вища математика» 55.5 KB
  Він направлений на те щоб навчити студентів розуміти загальні завдання навчання організовано працювати допомагаючи один одному формувати відчуття честі колективу і здатність відстоювати її. Принцип диференційованого індивідуального підходу до студентів обумовлений особливостями індивідуального розвитку типів вищої нервової діяльності а також прагненням найкращим чином розвивати в процесі навчання творчі сипи і здібності студентів. За малої кількості навчальних годин орієнтація на максимум засвоєння навчального матеріалу практично...
54147. ВІДПОЧИНОК ПОРУЧ З МАТЕМАТИКОЮ 77 KB
  У теплий червневий вечір мешканці вулиці Абхазька міста Дніпропетровська стали свідками незвичайного. З рюкзаками та чемоданами у гуртожиток Дніпропетровського обласного ліцею-інтернату фізико-математичного профілю стали збиратися юнаки та дівчата. Це дійсно було дивним, бо давно вже канікули.
54148. Сценарій проведення гри-конкурс «Математичне асорті» 89.5 KB
  Мета: Розвивати та поглиблювати інтерес учнів до математики, виховувати згуртованість, повагу до товаришів та їхньої думки. Сприяти формуванню та розвитку інтелектуальних здібностей.
54149. ФОРМУВАННЯ ПІЗНАВАЬНОГО ІНТЕРЕСУ ТА ПІЗНАВАЛЬНОЇ АКТИВНОТІ УЧНІВ ПОЧАТКОВИХ КЛАСІВ НА УРОКАХ МАТЕМАТИКИ ТА ЧИТАННЯ 505 KB
  Мета сучасної української школи – створити максимально сприятливі умови для розвитку індивідуальності, для формування творчих здібностей кожного учня. У кожної дитини є індивідуальні особливості памяті, уваги, мислення. Активізуючи їх, я визначаю пізнавальні можливості і стимулюю пізнавальний інтерес.
54150. Анализ кредиторской задолженности 211 KB
  Эффективное управление кредиторской задолженностью предприятия на сегодняшний день является одной из первоочередных и актуальных задач для решения которых требуется провести исследования в этой области.
54151. ТИЖДЕНЬ МАТЕМАТИКИ 80 KB
  Шановні студенти Ми зібралися тут не тільки зясувати хто краще уміє вирішувати задачі головоломки рахувати а ще і для того щоб довідатися багато нового цікавого. Завдання вікторини написані на окремих аркушах кожний з яких містить малюнок Шановні студенти Дозвольте запропонувати вам невелику логічну задачу. Шановні студенти Чи не можете ви пояснити причину настільки дивного на перший погляд рішення математика Шановні студенти Відомо що всі тіла на Місяці в 6 разів менше ніж на Землі. Яке устаткування ви візьмете із...
54153. КОНКУРС ВЕСЕЛЫХ МАТЕМАТИКОВ 32.5 KB
  Сколько лыжников посещают хор Найдите пятую степень числа 2. Сколько денег досталось каждому Разделить на две части 25 рублей так чтобы одна часть была в 49 раз больше другой. Сколько лет человеку Если к возрасту моего сына прибавить столько и еще полстолько то получится 10 лет. Сколько лет сыну Сколько в 1 кубическом метре кубических сантиметров Исполняются номера художественной самодеятельности.
54154. «Математика - жизнь и здоровье человека» для учащихся 5-7 классов 83.5 KB
  Так как преподавание в школе ведётся на русском языке, с целью формирования и развития навыков общения на государственном языке сценарий разработан в виде диалога его участников на двух языках.