Презентация "клиника" – проект, доклад

Основы биохимии. Лекция № 6

Метаболизм

Определения

Метаболизм - совокупность всех биохимических реакций в организме. Метаболизм представляет собой высококоординированную и целенаправленную клеточную активность, которая обеспечивается участием многих взаимосвязанных мультиферментных систем (от 2 до 20 ферментов в системе). Метаболизм слагается из сотен различных ферментативных реакций, но его центральные пути немногочисленны и, в принципе, едины почти у всех живых форм.

Автотрофы и гетеротрофы

Живые организмы: Автотрофы (сами себя питающие) усваивают СО2 из атмосферы Фотосинтетические бактерии и зеленые растения 2) Гетеротрофы (питающиеся за счет других) Аэробы и анаэробы Нефотосинтезирующие бактерии и все высшие животные

В биосфере автотрофы и гетеротрофы сосуществуют как участники единого гигантского цикла – круговорота С и О2 между животным и растительным миром, где источником энергии служит солнечный свет.

Автотрофы и гетеротрофы Круговорот азота в атмосфере

Функции клеточного метаболизма

Снабжение клеток химической энергией (источник -расщепление питательных веществ, фотосинтез) Превращение молекул пищевых веществ в молекулы-строительные блоки для биосинтеза биомакромолекул Сборка биомакромолекул (белки, НК, углеводы, липиды) и других клеточных компонентов из молекул-строительных блоков Синтез и разрушение биомолекул для выполнения каких-либо специфических функций

Метаболические пути – линейные, циклические, разветвленные

Катаболизм и анаболизм

Промежуточный метаболизм складывается из 2-х составляющих: Катаболизм (расщепление сложных органических соединений до более простых молекул) Анаболизм (процессы биосинтеза) Катаболические и анаболические пути протекают в клетке одновременно, но их скорости регулируются независимо.

Катаболические процессы распады биомолекул связаны с высвобождением свободной энергии, которая запасается в виде АТФ и НАДФ. Анаболизм (биосинтез макромолекул) требует затрат свободной энергии

Питательные в-ва - источники энергии

Углеводы, жиры белки

Клеточные макромолекулы

Белки, НК, углеводы, липиды и др.

Химическая энергия

АТФ НАДФН

Низкоэнергетические конечные продукты

CO2, H2O NH3

Молекулы - предшественники

А.к., сахара, Ж.к, азотистые основания

Катаболизм Анаболизм

Энергетические взаимосвязи между катаболическими и анаболическими путями

Ферментативное расщепление питательных веществ совершается постепенно, через ряд последовательных ферментативных реакций В аэробном катаболизме различают 3 главные стадии: Макромолекулы распадаются на основные молекулы-строительные блоки Продукты расщепления 1 стадии превращаются в более простые соединения, число которых невелико Различные катаболические пути сливаются в один общий путь (цикл лимонной кислоты), в результате всех превращений образуются только 3 конечных продукта распада – NH3, H2O, CO2

Цикл лимонной кислоты

Стадия I Белки Полисахариды

Аминокислоты 20 а.к.

Глюкоза Липиды

Глицерин, Жирные кислоты

Большие молекулы

Молекулы -строительные блоки

Пентозы Гексозы Пируват Ацетил-СоА NH3 H2O CO2

Общий продукт расщепления

Стадия II Стадия III

Простые малые молекулы-конечные продукты катаболизма

3 стадии аэробного катаболизма

Аэробный катаболизм и синтез АТФ

Общий продукт расщепления макромолекул на 2 стадии –ацетилкоэнзим А

3 стадия – цикл лимонной кислоты

Катаболические пути сходятся, а анаболические пути, наоборот, расходятся: из небольшого числа предшественников образуется, в конечном счете, множество продуктов.

Биосинтез углеводов

Роль цикла лимонной кислоты в биосинтезе различных классов молекул

Функции АТФ

Перенос химической энергии благодаря наличию легко гидролизующихся кислотно-ангидридных связей

ΔGº = – 7,3 ккал/моль

Цикл АТФ в клетках

Синтез АТФ у эукариот

Фосфорилирование

Субстратное в цитоплазме

Мембранное

На мембране митохондрий локализована цепь молекул-переносчиков водорода и электронов

В результате ОВР образуются богатые энергией нестабильные молекулы, фосфатная группа которых переносится на АДФ.

Создается электрохим. трансмембранный градиент ионов водорода

АТФ DmH+

Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ из АДФ и фосфата за счет потенциальной энергии градиента концентраций протонов

АТФ-синтаза митохондрий, хлоропластов и бактерий относится к Н+-АТФ-азам F-типа

Строение фермента Н+-АТФ-синтазы

F1 – водорастворимая каталитическая часть комплекса F1 · F0

F0 – мембранная часть, комплекса F1 · F0 содержит протонный канал

F1 состоит из 9 субъединиц 5 типов: 3α, 3β, γ, δ и ε. Размеры F1 - 8 нм × 10 нм, длина γ - 9 нм. Субъединицы γ и ε подвижны.

F0 состоит из субъединиц 3 типов: а, b, с

Н+-АТФ-синтазы эукариот и бактерий – сложные F1 · F0 мембранные комплексы, имеющие сходную структурную организацию. М = 450 000 – 500 000 Д.

Н+- АТФ-синтазы бактерий, растений и животных

Синтез АТФ протекает на мембранах митохондрий и хлоропластов эукариот, на цитоплазматической мембране прокариот

Основные пути утилизации глюкозы

Гликолиз

Метаболизм жирных кислот

Метаболизм аминокислот

Энергетические взаимосвязи между катаболическим и анаболическим путями