Презентація:"Обмін речовин та енергії, клітинне дихання, біохімічні механізми дихання"

Обмін речовин та енергії

Обмін речовин і енергії в клітині – сукупність хімічних перетворень, що відбуваються в живій клітині та забезпечують її ріст, життєдіяльність, відтворення, постійний контакт і обмін з навколишнім середовищем.

{D27102 A9-8310-4765-A935-A1911 B00 CA55}                           Метаболізм (на рівні клітини)Пластичний обмін(асиміляція, анаболізм) —сукупність реакцій біосинтезу: із простих низькомолекулярних речовин утворюються складні високомолекулярні сполуки: амінокислоти → білки, нуклеотиди → нуклеїнові кислоти, вуглекислий газ і вода → глюкоза та ін.  Реакції відбуваються з поглинанням енергії – ендотермічні. Енергетичний обмін(дисиміляція, катаболізм) – сукупність реакцій розщеплення та окиснення: зі складних органічних сполук утворюються прості, бідні та енергію сполуки, що підлягають виведенню з клітини. Реакції відбуваються з виділенням енергії – екзотермічні.

Класифікація живих організмів за основним джерелом енергії:Ø Автотрофи (фототрофи, хемотрофи);Ø Гетеротрофи (сапротрофи, паразити).

{21 E4 AEA4-8 DFA-4 A89-87 EB-49 C32662 AFE0}Тип обміну. Процес і його особливостіДе відбувається. Енергетичний. Підготовча стадія енергетичного обміну. Макромолекули розщеплюються до мономерів. Навколишнє середовище, лізосоми, травний тракт. Енергетичний. Гліколіз. Мономери розщеплюються до проміжних сполук. Цитозоль. Енергетичний. Дихання. Проміжні сполуки окислюються до низькомолекулярних речовин. МітохондріїПластичний. Синтез проміжних сполук з неорганічних речовин. Хлоропласти. Пластичний. Синтез мономерів із проміжних сполук. Хлоропласти, цитозоль. Пластичний. Синтез макромолекул з мономерів. Цитозоль, хлоропласти, мітохондрії, ендоплазматична сітка, ядро. Особливості перебігу окремих процесів метаболізму

Універсальним джерелом енергії у всіх клітинах є АТФ (аденозинтриортофосфат, або аденозинтриортофосфатна кислота). Енергетичний обмін (дисиміляція, катаболізм) — це сукупність хімічних реакцій поступового розпаду органічних сполук, що супроводжуються вивільненням енергії, частина якої витрачається на синтез АТФ. Залежно від середовища існування організму, дисиміляція може відбуватися у два або у три етапи.

Процеси розщеплення органічних сполук в аеробних організмах відбуваються у три етапи: підготовчийбезкисневий кисневий. У результаті цього процесу органічні речовини розпадаються до простих неорганічних сполук.

У анаеробних організмів, що мешкають у безкисневому середовищі і не потребують кисню (а також у аеробних організмів при нестачі кисню), дисиміляція відбувається у два етапи: підготовчий безкисневий. У двоетапному енергетичному обміні енергії запасається набагато менше, ніж під час трьох етапів.

Перший етап — підготовчий. Підготовчий етап полягає у розпаді великих органічних молекул до простіших: полісахаридів — до моносахаридів, ліпідів — до гліцеролу і жирних кислот, білків — до амінокислот. Цей процес називається травленням. У багатоклітинних організмах він здійснюється у шлунково-кишковому тракті за допомогою травних ферментів. У одноклітинних організмів — відбувається під дією ферментів лізосом. В ході біохімічних реакцій, що відбуваються на цьому етапі, енергії виділяється мало, вона розсіюється у вигляді тепла, і АТФ не утворюється. Схема енергетичного обміну

Другий етап — безкисневий (гліколіз)Другий (безкисневий) етап полягає у ферментативному розщепленні органічних речовин, які були отримані у ході підготовчого етапу. Кисень в реакціях цього етапу участі не бере. Процес відбувається у цитозолі. Біологічний сенс другого етапу полягає у початку поступового розщеплення і окиснення глюкози з накопиченням енергії у вигляді 2 молекул АТФ. Процес безкисневого розщеплення глюкози називається гліколіз. Гліколіз відбувається у цитоплазмі клітин.

C6 H12 O6+2 H3 PO4+2 АДФ=2 C3 H4 O3+2 АТФ+2 H2 OHOOC−CO−CH3→HOOC−CHOH−CH3 У м'язах людини при великих навантаженнях і нестачі кисню утворюється молочна кислота і з'являється біль. У нетренованих людей це відбувається швидше, ніж у людей тренованих. При нестачі кисню у клітинах рослин, а також у клітинах деяких грибів (наприклад, дріжджів), замість гліколізу відбувається спиртове бродіння: піровиноградна кислота розпадається на етиловий спирт C2 H5 OH і вуглекислий газ CO2 .

У аеробних організмів після гліколізу (або спиртового бродіння) відбувається третій, завершальний етап енергетичного обміну — повне кисневе розщеплення, або клітинне дихання. Цей етап відбувається на кристах мітохондрій. Третій етап, так само як і гліколіз, є багатостадійним і складається з двох послідовних процесів :циклу Кребса окисного фосфорилювання. Третій (кисневий) етап полягає у тому, що при кисневому диханні піровиноградна кислота окиснюється до кінцевих продуктів — вуглекислого газу і води, а енергія, що виділяється при окисненні, запасається у вигляді 36 молекул АТФ (2 молекули у циклі Кребса і 34 молекули — в ході окисного фосфорилювання ). Цей етап можна уявити собі у наступному вигляді: У аеробних організмів після гліколізу (або спиртового бродіння) відбувається третій, завершальний етап енергетичного обміну — повне кисневе розщеплення, або клітинне дихання. Цей етап відбувається на кристах мітохондрій. Третій етап, так само як і гліколіз, є багатостадійним і складається з двох послідовних процесів :циклу Кребса окисного фосфо. Третій (кисневий) етап полягає у тому, що при кисневому диханні піровиноградна кислота окиснюється до кінцевих продуктів — вуглекислого газу і води, а енергія, що виділяється при окисненні, запасається у вигляді 36 молекул АТФ (2 молекули у циклі Кребса і 34 молекули — в ході окисного фосфорилювання ). Цей етап можна уявити собі у наступному вигляді: 2 C3 H4 O3+6 O2+36 H3 PO4+36 АДФ=6 CO2+42 H2 O+36 АТФ.

Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка Х. Кребса, який відкрив цей процес у 1937 році. На початку циклу піровиноградна кислота реагує зі щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Унаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знову реагує з піровиноградною, і цикл повторюється. У кожному циклі Кребса утворюється одна молекула АТФ. Окрім того, у ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки. Цикл Кребса

Таким чином, у результаті повного розщеплення однієї молекули глюкози утворюється 38 молекул АТФ. Сумарна реакція енергетичного обміну: C6 H12 O6+6 O2=6 CO2+6 H2 O+38 АТФ. Для отримання енергії у клітинах, крім глюкози, можуть бути використані і інші речовини: ліпіди, білки. Проте, провідна роль в енергетичному обміні у більшості організмів належить сахаридам.

Дякую за увагу