Основы биохимии. Лекция № 6 Метаболизм

Содержание

Слайд 2

Определения Метаболизм - совокупность всех биохимических реакций в организме. Метаболизм представляет

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.
Слайд 3

Слайд 4

Автотрофы и гетеротрофы Живые организмы: Автотрофы (сами себя питающие) усваивают СО2

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
Слайд 5

Автотрофы и гетеротрофы В биосфере автотрофы и гетеротрофы сосуществуют как участники

Автотрофы и гетеротрофы

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.
Слайд 6

Автотрофы и гетеротрофы Круговорот азота в атмосфере

Автотрофы и гетеротрофы Круговорот азота в атмосфере

Слайд 7

Функции клеточного метаболизма Снабжение клеток химической энергией (источник -расщепление питательных веществ,

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
Слайд 8

Метаболические пути – линейные, циклические, разветвленные

Метаболические пути – линейные, циклические, разветвленные

Слайд 9

Катаболизм и анаболизм Промежуточный метаболизм складывается из 2-х составляющих: Катаболизм (расщепление

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.
Слайд 10

Катаболизм и анаболизм Катаболические процессы распады биомолекул связаны с высвобождением свободной

Катаболизм и анаболизм

Катаболические процессы распады биомолекул связаны с высвобождением свободной энергии,

которая запасается в виде АТФ и НАДФ.
Анаболизм (биосинтез макромолекул) требует затрат свободной энергии
Слайд 11

Питательные в-ва - источники энергии Углеводы, жиры белки Клеточные макромолекулы Белки,

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

Слайд 12

Катаболизм Ферментативное расщепление питательных веществ совершается постепенно, через ряд последовательных ферментативных

Катаболизм

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
Слайд 13

Цикл лимонной кислоты Стадия I Белки Полисахариды Аминокислоты 20 а.к. Глюкоза

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

Слайд 14

3 стадии аэробного катаболизма

3 стадии аэробного катаболизма

Слайд 15

Аэробный катаболизм и синтез АТФ

Аэробный катаболизм и синтез АТФ

Слайд 16

Общий продукт расщепления макромолекул на 2 стадии –ацетилкоэнзим А

Общий продукт расщепления макромолекул на 2 стадии –ацетилкоэнзим А

Слайд 17

3 стадия – цикл лимонной кислоты

3 стадия – цикл лимонной кислоты

Слайд 18

Слайд 19

Анаболизм Катаболические пути сходятся, а анаболические пути, наоборот, расходятся: из небольшого

Анаболизм

Катаболические пути сходятся, а анаболические пути, наоборот, расходятся: из небольшого числа

предшественников образуется, в конечном счете, множество продуктов.
Слайд 20

Биосинтез углеводов

Биосинтез углеводов

Слайд 21

Роль цикла лимонной кислоты в биосинтезе различных классов молекул

Роль цикла лимонной кислоты в биосинтезе различных классов молекул

Слайд 22

Функции АТФ Перенос химической энергии благодаря наличию легко гидролизующихся кислотно-ангидридных связей ΔGº = – 7,3 ккал/моль

Функции АТФ

Перенос химической энергии благодаря наличию легко гидролизующихся кислотно-ангидридных связей

ΔGº

= – 7,3 ккал/моль
Слайд 23

Аэробный катаболизм и синтез АТФ

Аэробный катаболизм и синтез АТФ

Слайд 24

Цикл АТФ в клетках

Цикл АТФ в клетках

Слайд 25

Синтез АТФ у эукариот Фосфорилирование Субстратное в цитоплазме Мембранное На мембране

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

ΔμH+

Слайд 26

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

Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ из АДФ и фосфата за счет

потенциальной энергии градиента концентраций протонов
Слайд 27

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

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

Слайд 28

Строение фермента Н+-АТФ-синтазы F1 – водорастворимая каталитическая часть комплекса F1 ·

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.

Слайд 29

Н+- АТФ-синтазы бактерий, растений и животных

Н+- АТФ-синтазы бактерий, растений и животных

Слайд 30

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

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

мембране прокариот
Слайд 31

Слайд 32

Основные пути утилизации глюкозы

Основные пути утилизации глюкозы

Слайд 33

Гликолиз

Гликолиз

Слайд 34

Гликолиз

Гликолиз

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

Метаболизм жирных кислот

Метаболизм жирных кислот

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

Метаболизм аминокислот

Метаболизм аминокислот

Слайд 41

Слайд 42

Метаболизм аминокислот

Метаболизм аминокислот