Энергетический обмен

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Энергетический обмен

Содержание

2. Обмен веществ. Общая информация Анаболизм (совокупность процессов синтеза) Метаболизм Катаболизм (совокупность процессов распада) АТФ АДФ
3. Пути катаболизма основных групп веществ Белки Углеводы Жиры Ацетил~КоА Пируват Общий путь катаболизма Специфические пути катаболизма
4. Основные продукты общего пути катаболизма АТФ NADH Переносчики H+: FADH2
5. Цепь Переноса Электронов (ЦПЭ) Дэвид Кейлин Чарльз Александер МакМунн
6. Расположение цепи переносов электронов Внутренняя мембрана митохондрий Межмембранное пространство Матрикс митохондрий
7. Перенос электронов по цепи I III IV II V Малат Оксалоацетат NAD+ NADH FMN FMNH2 Фумарат
8. Доноры электронов: NADH и условно FADH2 I III IV II V NADH Сукцинат nH+ ½O2 АТФ
9. Оценка эффективности работы ЦПЭ I III IV II V nH+ 2H+ + ½O2 АТФ H2O АДФ
10. От чего зависит работа цепи переноса электронов - Доступность доноров электронов=переносчиков H+ - Доступность кислорода -
11. Ингибирование работы ЦПЭ I III IV II V Ингибиторы ЦПЭ – останавливают перенос электронов по цепи
12. Терморегуляторная роль ЦПЭ. Разобщители дыхания и фосфорилирования I III IV II V R-COO- В результате разобщения
13. Первый этап общего пути катаболизма Окислительное декарбоксилирование пирувата
14. Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) Ацетил-КоА HSKoA NAD+ NADH Пируват-декарбоксилаза Пируват CO2 Дигидролипоил-ацетилтрансфераза E3-FAD E3-FADH2 Дигидролипоил-дегидрогеназа Пируват HSKoA
15. Строение ПДК 5 ферментов, 5 коферментов, превращение проходит в 5 этапов Ферменты ПДК: пируватдекарбоксилаза; дигидролипоилацетилтрансфераза; дигидролипоилдегидрогеназа;
16. Регуляция ПДК Индукция синтеза фосфатазы Аллостерическая регуляция (активаторы – пируват, АДФ, кофермент А, NAD+, Ca2+) (ингибиторы
17. Энергетический выход ПДК 1 молекула NADH, которая в ЦПЭ приводит к образованию 3 молекул АТФ
18. Второй этап общего пути катаболизма Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК = Цитратный цикл = Цикл Кребса) Ганс
19. Цикл Кребса ГДФ + H3PO4 Оксалоацетат H2O Цитрат Изоцитрат Малат Альфа-кетоглутарат Сукцинил-КоА Сукцинат Фумарат Ацетил-КоА HSKoA
20. Способы синтеза АТФ в ЦТК В клетке существует 2 способа синтеза молекулы АТФ: окислительное фосфорилирование (в
21. Анаплеротические реакции Анаплеротические («восполняющие») реакции – реакции клеточного метаболизма, повышающие концентрацию субстратов метаболического пути, образуя их
22. Регуляция ЦТК Регуляторные ферменты процесса: 1. Цитратсинтаза: 2. Изоцитратдегидрогеназа: 3. Альфа-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс: Аллостерическая регуляция Аллостерическая регуляция
23. Энергетический выход цикла Кребса и общего пути катаболизма 3 молекулы NADH => 9 молекул АТФ 1
24. В заключение Таким образом, энергия, выделяющаяся в ходе катаболизма органических веществ в организме, не сразу используется
25. Продолжение следует… Тема следующей лекции: «Обмен углеводов»
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Обмен веществ. Общая информация
Анаболизм
(совокупность процессов синтеза)
Метаболизм
Катаболизм
(совокупность процессов распада)
АТФ
АДФ

Слайд 3

Пути катаболизма основных групп веществ
Белки
Углеводы
Жиры
Ацетил~КоА
Пируват
Общий путь катаболизма
Специфические пути катаболизма
Основной источник

энергии

Источник метаболитов

Глюкоза

Глицерол

Жирные кислоты

Аминокислоты

Слайд 4

Основные продукты общего пути катаболизма
АТФ
NADH
Переносчики H+:
FADH2

Слайд 5

Цепь Переноса Электронов (ЦПЭ)
Дэвид Кейлин
Чарльз Александер МакМунн

Слайд 6

Расположение цепи переносов электронов
Внутренняя мембрана митохондрий
Межмембранное пространство
Матрикс митохондрий

Слайд 7

Перенос электронов по цепи
I
III
IV
II
V
Малат
Оксалоацетат
NAD+
NADH
FMN
FMNH2
Фумарат
Сукцинат
FeS
nH+
Убихинон
Убихинол
Q
QH2
nH+
nH+
nH+
b1
b2
a3
c1
FeS
a
c
½O2
QH
Гидрохинон
АТФ
2H+
+
H2O
Cu+2
Cu+
АДФ
H3PO4
+
FAD
FADH2
I – NADH-дегидрогеназа
II – Сукцинатдегидрогеназа
III – Убихинолдегидрогеназа
IV

– Цитохромоксидаза

V – АТФ-синтаза

Fe+3 ↔ Fe+2

Слайд 8

Доноры электронов: NADH и условно FADH2
I
III
IV
II
V
NADH
Сукцинат
nH+
½O2
АТФ
H2O
АДФ
nH+
nH+
FAD
FADH2
Конечный акцептор электронов: атом кислорода ½O2
На

цепи происходит СОПРЯЖЕНИЕ ДЫХАНИЯ И ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ
Точки сопряжения дыхания и фосфорилирования – комплексы I, III и IV
АТФ/ АДФ-транс-локаза

АДФ

АТФ

Энергетическая роль цепи переноса электронов

Тратится O2, происходит тканевое дыхание, поэтому ЦПЭ также называют Дыхательная цепь

Слайд 9

Оценка эффективности работы ЦПЭ
I
III
IV
II
V
nH+
2H+ + ½O2
АТФ
H2O
АДФ
nH+
nH+
Способ синтеза АТФ в ЦПЭ:

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ

Коэффициент окислительного фосфорилирования (P/O) – отношение числа фосфатов, пошедших на синтез АТФ, к числу атомов кислорода, пошедших на синтез воды, при переносе электронов от одного донора

H3PO4 (Pi)

Для NADH = 3/1 = 3

Для FADH2 = 2/1 = 2

NADH

FADH2

Слайд 10

От чего зависит работа цепи переноса электронов
- Доступность доноров электронов=переносчиков

H+
- Доступность кислорода
- Соотношение АТФ/АДФ в клетке, в основном в цитозоле
(когда АТФ много – работа ЦПЭ останавливается)
I
III
IV
II
V

NADH

Сукцинат

nH+

½O2

АТФ

H2O

АДФ

nH+

FAD

Таким образом, работа ЦПЭ зависит от метаболической активности клетки
АТФ/ АДФ-транс-локаза

АДФ

АТФ

Слайд 11

Ингибирование работы ЦПЭ
I
III
IV
II
V
Ингибиторы ЦПЭ – останавливают перенос электронов по цепи
В

результате действия ингибиторов ЦПЭ:
- останавливается перенос электронов
- останавливаются процессы окисления в клетках (накапливаются переносчики водорода: NADH, FADH2)
- останавливается потребление кислорода
- прекращается синтез АТФ

Олигомицин

Антимицин А

Барбитураты (амитал), Ротенон

Малонат

CO, H2S, цианиды (KCN)

Слайд 12

Терморегуляторная роль ЦПЭ. Разобщители дыхания и фосфорилирования
I
III
IV
II
V
R-COO-
В результате разобщения дыхания

и фосфорилирования:
- не прекращается перенос электронов;
- не останавливаются процессы окисления в клетках;
- не останавливается потребление кислорода;
- СНИЖАЕТСЯ синтез АТФ

R-COOH

R-COO-

R-COOH

К разобщителям относятся: краситель 2,4-динитрофенол, жирные кислоты, билирубин, тироксин, антикоагулянт дикумарол…

Слайд 13

Первый этап общего пути катаболизма Окислительное декарбоксилирование пирувата

Слайд 14

Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК)
Ацетил-КоА
HSKoA
NAD+
NADH
Пируват-декарбоксилаза
Пируват
CO2
Дигидролипоил-ацетилтрансфераза
E3-FAD
E3-FADH2
Дигидролипоил-дегидрогеназа
Пируват
HSKoA
+
NAD+
+
Ацетил-КоА
NADH
+
CO2
+
(ТДФ)
(ТДФ)

Слайд 15

Строение ПДК
5 ферментов, 5 коферментов, превращение проходит в 5 этапов
Ферменты

ПДК:
пируватдекарбоксилаза;
дигидролипоилацетилтрансфераза;
дигидролипоилдегидрогеназа;
киназа;
фосфатаза

Коферменты ПДК:
тиаминдифосфат (ТДФ);
липоевая кислота (ЛК);
кофермент А (HSKoA);
никотинамидадениндинуклеотид (NAD+);
флавинадениндинуклеотид (FAD)

Слайд 16

Регуляция ПДК
Индукция синтеза фосфатазы
Аллостерическая регуляция
(активаторы – пируват, АДФ, кофермент А,

NAD+, Ca2+)

(ингибиторы – ацетил-КоА, NADH, АТФ)

Для киназы ПДК:

Фосфорилирование-дефосфорилирование

(активна дефосфорилированная форма)

(активаторы – ацетил-КоА, NADH, АТФ)

(ингибиторы – пируват, АДФ, кофермент А)

Для фосфатазы ПДК:

(активаторы – ионы Ca2+)

Для ПДК в целом:

(вызывается инсулином)

Слайд 17

Энергетический выход ПДК
1 молекула NADH, которая в ЦПЭ приводит к

образованию 3 молекул АТФ

Слайд 18

Второй этап общего пути катаболизма Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК = Цитратный

цикл = Цикл Кребса)

Ганс Адольф Кребс

Альберт Сент-Дьёрди

Слайд 19

Цикл Кребса
ГДФ
+
H3PO4
Оксалоацетат
H2O
Цитрат
Изоцитрат
Малат
Альфа-кетоглутарат
Сукцинил-КоА
Сукцинат
Фумарат
Ацетил-КоА
HSKoA
ГТФ
NAD+
NADH
CO2
NAD+
NADH
CO2
HSKoA
FAD
FADH2
NAD+
NADH
Цитрат-синтаза
Аконитаза
Изоцитрат-дегидрогеназа
Альфа-кетоглутарат-дегидрогеназный комплекс
Сукцинат-дегидрогеназа
Сукцинат-тиокиназа
Малат-дегидрогеназа
Фумараза
HSKoA

Слайд 20

Способы синтеза АТФ в ЦТК
В клетке существует 2 способа синтеза

молекулы АТФ:
окислительное фосфорилирование (в ЦПЭ за счет энергии электрона)
субстратное фосфорилирование (в метаболических реакциях за счет энергии в субстратах реакции)

Оксалоацетат

Малат

NAD+

NADH

Малат-дегидрогеназа

H3PO4 + ГДФ

Сукцинил-КоА

Сукцинат

ГТФ

HSKoA

Сукцинат-тиокиназа

АДФ

АТФ

Окислительное фосфорилирование

АТФ (в ЦПЭ)

Субстратное фосфорилирование

Слайд 21

Анаплеротические реакции
Анаплеротические («восполняющие») реакции – реакции клеточного метаболизма, повышающие концентрацию

субстратов метаболического пути, образуя их в других метаболических путях

Концентрация каждого метаболита общего пути катаболизма может восполняться из других метаболических путей

Слайд 22

Регуляция ЦТК
Регуляторные ферменты процесса:
1. Цитратсинтаза:
2. Изоцитратдегидрогеназа:
3. Альфа-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс:
Аллостерическая регуляция
Аллостерическая регуляция
(активаторы

– ионы Ca2+)

(ингибиторы – NADH, АТФ, сукцинил-КоА)

Аллостерическая регуляция

(активатор – оксалоацетат)

(ингибиторы – цитрат, NADH, АТФ, сукцинил-КоА)

(активаторы – АДФ, ионы Ca2+)

(ингибиторы – NADH)

Слайд 23

Энергетический выход цикла Кребса и общего пути катаболизма
3 молекулы NADH

=> 9 молекул АТФ

1 молекула FADH2 => 2 молекулы АТФ

1 молекула АТФ

Итого: 12 молекул АТФ

Энергетический выход цикла Кребса:

Энергетический выход ПДК:

3 молекулы АТФ

Энергетический выход общего пути катаболизма (из пирувата):

15 молекул АТФ

Слайд 24

В заключение
Таким образом, энергия, выделяющаяся в ходе катаболизма органических веществ

в организме, не сразу используется клеткой, но запасается в виде молекулы АТФ, а также других высокоэнергетических соединений…

Слайд 25

Энергетический обмен

Содержание

Обмен веществ. Общая информация Анаболизм(совокупность процессов синтеза)МетаболизмКатаболизм(совокупность процессов распада)АТФАДФ

Пути катаболизма основных групп веществ БелкиУглеводыЖирыАцетил~КоАПируватОбщий путь катаболизмаСпецифические пути катаболизмаОсновной источник

Основные продукты общего пути катаболизма АТФNADHПереносчики H+:FADH2

Цепь Переноса Электронов (ЦПЭ) Дэвид КейлинЧарльз Александер МакМунн

Расположение цепи переносов электронов Внутренняя мембрана митохондрийМежмембранное пространствоМатрикс митохондрий

Доноры электронов: NADH и условно FADH2IIIIIVIIVNADHСукцинатnH+½O2АТФH2OАДФnH+nH+FADFADH2Конечный акцептор электронов: атом кислорода ½O2На

Оценка эффективности работы ЦПЭ IIIIIVIIVnH+2H+ + ½O2АТФH2OАДФnH+nH+Способ синтеза АТФ в ЦПЭ:

От чего зависит работа цепи переноса электронов - Доступность доноров электронов=переносчиков

Ингибирование работы ЦПЭ IIIIIVIIVИнгибиторы ЦПЭ – останавливают перенос электронов по цепиВ

Терморегуляторная роль ЦПЭ. Разобщители дыхания и фосфорилирования IIIIIVIIVR-COO-В результате разобщения дыхания

Первый этап общего пути катаболизма Окислительное декарбоксилирование пирувата

Строение ПДК 5 ферментов, 5 коферментов, превращение проходит в 5 этаповФерменты

Регуляция ПДК Индукция синтеза фосфатазыАллостерическая регуляция(активаторы – пируват, АДФ, кофермент А,

Энергетический выход ПДК 1 молекула NADH, которая в ЦПЭ приводит к

Второй этап общего пути катаболизма Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК = Цитратный

Способы синтеза АТФ в ЦТК В клетке существует 2 способа синтеза

Анаплеротические реакции Анаплеротические («восполняющие») реакции – реакции клеточного метаболизма, повышающие концентрацию

Энергетический выход цикла Кребса и общего пути катаболизма 3 молекулы NADH

В заключение Таким образом, энергия, выделяющаяся в ходе катаболизма органических веществ

Продолжение следует…Тема следующей лекции:«Обмен углеводов»

Похожие презентации

Обмен веществ. Общая информация
Анаболизм
(совокупность процессов синтеза)
Метаболизм
Катаболизм
(совокупность процессов распада)
АТФ
АДФ

Пути катаболизма основных групп веществ
Белки
Углеводы
Жиры
Ацетил~КоА
Пируват
Общий путь катаболизма
Специфические пути катаболизма
Основной источник

Основные продукты общего пути катаболизма
АТФ
NADH
Переносчики H+:
FADH2

Цепь Переноса Электронов (ЦПЭ)
Дэвид Кейлин
Чарльз Александер МакМунн

Расположение цепи переносов электронов
Внутренняя мембрана митохондрий
Межмембранное пространство
Матрикс митохондрий

Доноры электронов: NADH и условно FADH2
I
III
IV
II
V
NADH
Сукцинат
nH+
½O2
АТФ
H2O
АДФ
nH+
nH+
FAD
FADH2
Конечный акцептор электронов: атом кислорода ½O2
На

Оценка эффективности работы ЦПЭ
I
III
IV
II
V
nH+
2H+ + ½O2
АТФ
H2O
АДФ
nH+
nH+
Способ синтеза АТФ в ЦПЭ:

От чего зависит работа цепи переноса электронов
- Доступность доноров электронов=переносчиков

Ингибирование работы ЦПЭ
I
III
IV
II
V
Ингибиторы ЦПЭ – останавливают перенос электронов по цепи
В

Терморегуляторная роль ЦПЭ. Разобщители дыхания и фосфорилирования
I
III
IV
II
V
R-COO-
В результате разобщения дыхания

Строение ПДК
5 ферментов, 5 коферментов, превращение проходит в 5 этапов
Ферменты

Регуляция ПДК
Индукция синтеза фосфатазы
Аллостерическая регуляция
(активаторы – пируват, АДФ, кофермент А,

Энергетический выход ПДК
1 молекула NADH, которая в ЦПЭ приводит к

Способы синтеза АТФ в ЦТК
В клетке существует 2 способа синтеза

Анаплеротические реакции
Анаплеротические («восполняющие») реакции – реакции клеточного метаболизма, повышающие концентрацию

Энергетический выход цикла Кребса и общего пути катаболизма
3 молекулы NADH

В заключение
Таким образом, энергия, выделяющаяся в ходе катаболизма органических веществ

Продолжение следует…
Тема следующей лекции:
«Обмен углеводов»