Энергетический обмен - катаболизм. Этапы внутриклеточного энергетического обмена Подготовительный Бескислородный (анаэробный) Кислородный (аэробный) - презентация. Презентация "Энергетический обмен в клетке" презентация к уроку по биологии (10 класс) на т

Метаболизм
Метаболизм (обмен
веществ и энергии)
Анаболизм (ассимиляция,
пластический обмен,
синтез органических
веществ)
Катаболизм
(диссимиляция,
энергетический обмен,
распад органических
веществ)
С затратой энергии
синтезируются углеводы,
белки, жиры. ДНК, РНК,
АТФ
С освобождением
энергии, распадаются орг.
вещества, конечные
продукты: CO2, H2O, АТФ

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) универсальный поставщик энергии в клетках всех
живых организмов.
АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + 40 кДж
АДФ + Н2О → АМФ + Н3PО4 + 40 кДж

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция,
биосинтез) – это когда из простых веществ с
затратой энергии образуются
(синтезируются) более сложные.
Примеры: фотосинтез, синтез белка.
Энергетический обмен (катаболизм,
диссимиляция, распад) – это когда сложные
вещества распадаются (окисляются) до более
простых, и при этом выделяется энергия,
необходимая для жизнедеятельности.
Примеры: гликолиз, переваривание пищи.

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
у АЭРОБОВ
1.Подготовительный
2. Бескислородный
3.Кислородный
У АНАЭРОБОВ
1.Подготовительный
2.Бескислородный

1 ЭТАП – подготовительный

Где происходит?
В лизосомах и пищеварительном тракте.

Процессы происходящие на 1 этапе

Расщепление полимеров до мономеров.
В пищеварительной системе крупные молекулы
пищи распадаются:
Полисахариды → глюкоза,
Белки → аминокислоты,
Жиры → глицерин и жирные кислоты.
Энергия рассеивается в виде тепла (АТФ не
образуется). Мономеры всасываются в кровь и
доставляются к клеткам.

2 ЭТАП – бескислородный, неполное окисление, анаэробное дыхание – гликолиз, брожение.

Где происходит?
В цитоплазме клеток, без кислорода.

Виды расщепления
глюкозы
Гликолиз
Спиртовое
брожение
Молочно-кислое
брожение

Гликолиз
Гликолиз – процесс расщепления углеводов в
отсутствии кислорода под действием ферментов.
Где происходит?
В клетках животных
(митохондриях)
Что происходит?
Глюкоза с помощью
ферментативных реакций
окисляется
С6Н12О6 + 2Н3РО4 +2АДФ → 2С3Н4О3 + 2АТФ +2Н2О
глюкоза
фосфорная
ПВК
вода
кислота
Итог: энергия в виде 2 молекул АТФ.

Спиртовое брожение
Где происходит?
Что происходит и
образуется?
В растительных и некоторых
дрожжевых клетках вместо
гликолиза
На спиртовом брожении
основано приготовление
вина, пива, кваса. Тесто,
замешанное на дрожжах,
даёт пористый, вкусный
хлеб
С6Н12О6 + 2Н3РО4 +2АДФ → 2С2Н5ОH + 2CO2 + 2АТФ + 2Н2О
глюкоза фосфорная
этиловый
вода
кислота
спирт

Молочно - кислое брожение
Где происходит? В клетках человека
животных, в некоторых видах
бактерий и грибов
Что образуется? При недостатке кислорода –
молочная кислота. Лежит в
основе приготовления кислого
молока, простокваши, кефира и
др. молочнокислых продуктов
питания.
ИТОГ: 40% энергии запасается в АТФ, 60%
рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

3 ЭТАП – кислородный, полное окисление,
аэробное дыхание
Что происходит? Дальнейшее окисление
продуктов гликолиза до СО2 и
Н2О с помощью окислителя О2 и
ферментов и дает много энергии
в виде АТФ.
Где происходит? Осуществляется в
митохондриях, связан с
матриксом митохондрий и ее
внутренними мембранами.
2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 →
6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

Этапы кислородного окисления:
а) окислительное декарбоксилирование ПВК
б) цикл Кребса – цикл трикарбоновых кислот.
в) окислительное фосфорилирование

ПВК 3С
СО2
2Н
Ацетил-КоА 2С
ЩУК 4С
Яблочная
кислота 4С
Лимонная
кислота 6С
2Н
2Н
2Н
Фумаровая
кислота 4С
СО2
Глутаровая
кислота 5С
2Н
СО2
АТФ
Янтарная кислота 4С

Цикл Кребса – циклический ферментативный процесс полного окисления органических веществ, образовавшихся в процессе гликолиза до углекис

Цикл Кребса – циклический
ферментативный процесс
полного окисления
органических веществ,
образовавшихся в процессе
гликолиза до углекислого
газа, воды и энергии
запасаемой в молекулах АТФ.
Ханс Адольф Кребс
(1900-1981г.г.)

Суммарное уравнение реакции энергетического
обмена
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 → 6СО2 + 36АТФ + 42Н2О
С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 → 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6H2O + 38АТФ
ИТОГ: Энергия в виде 38АТФ
Вывод: Для образования энергии необходимы:
1. Чистый воздух, т.е. кислород.
2. Питательные вещества.
3. Биологические катализаторы, т.е ферменты.
4. Биологические активаторы, т.е. витамины.

Значение дыхания
Рекомендации
1. В результате окисления
сохраняется равновесие
между синтезом органики и
её распадом.
2. СО2 используется для
образования карбонатов,
накапливается в осадочных
породах, для процесса
фотосинтеза.
3. Сохраняется равновесие
между кислородом и
углекислым газом в
атмосфере.
1. Постоянно проветривать
помещение, больше
гулять на свежем
воздухе.
2. Употреблять полноценную
пищу, богатую белками,
углеводами, жирами.
3. Не исключать из рациона
питания молочно кислые продукты.
4. Не забывать о витаминах.

Различия
Сходства фотосинтеза
и аэробного дыхания
Фотосинтез
Аэробное
дыхание
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
6
7
7

Сравнение фотосинтеза и аэробного дыхания
Сходства фотосинтеза и
аэробного дыхания
Различия
Фотосинтез
Аэробное дыхание
1. Необходим механизм обмена СО2
и О2.
1. Анаболический процесс,
из простых неорганических
соединений (СО2 и Н2О)
синтезируются углеводы.
1. Катаболический процесс,
углеводы расщепляются до
СО2 и Н2О.
2. Необходимы специальные
органеллы (хлоропласты,
митохондрии).
2. Энергия АТФ
накапливается и запасается
в углеводах.
2. Энергия запасается в
виде АТФ.
3. Необходима цепь транспорта ē,
встроенная в мембраны.
3. О2 выделяется.
3. О2 расходуется.
4. Происходит фосфорилирование
(синтез АТФ).
4. СО2 и Н2О потребляются.
4. СО2 и Н2О выделяются.
5. Происходят циклические
5. Увеличение органической
реакции (цикл Кальвина –
массы.
фотосинтез, цикл Кребса – аэробное
дыхание).
5. Уменьшение
органической массы.
6. У эукариот протекает в
хлоропластах.
6. У эукариот протекает в
митохондриях.
7. Только в клетках,
содержащих хлорофилл, на
свету.
7. Во всех клетках в
течение жизни
непрерывно.

Решение задач.

Задача 1. В процессе диссимиляции произошло
расщепление 7 моль глюкозы, из которых
полному
(кислородному)
расщеплению
подверглось только 2 моль. Определите:
а) сколько молей молочной кислоты и
углекислого газа при этом образовано;
б) сколько молей АТФ при этом синтезировано;
в) сколько энергии и в какой форме
аккумулировано в этих молекулах АТФ;
г) Сколько молей кислорода израсходовано на
окисление
образовавшейся
при
этом
молочной кислоты.

Решение задачи 1. 1) Из 7 моль глюкозы 2 подверглись полному расщеплению, 5 – не полному (7-2=5); 2) составляем уравнение неполного расщепления 5 мо

Решение задачи 1.
1) Из 7 моль глюкозы 2 подверглись полному расщеплению, 5
– не полному (7-2=5);
2) составляем уравнение неполного расщепления 5 моль
глюкозы:
5C6H12O6 + 5 2H3PO4 + 5 2АДФ = 5 2C3H6O3 + 5 2АТФ + 5 2H2O
3) составляет суммарное уравнение полного расщепления 2
моль глюкозы:
2С6H12O6 + 2 6O2 +2 38H3PO4 + 2 38АДФ = 2 6CO2+2 38АТФ +
2 6H2O + 2 38H2O
4) суммируем количество АТФ: (2 38) + (5 2) = 86 моль АТФ;
5) определяем количество энергии в молекулах АТФ:
86 40кДж = 3440 кДж.

Ответ к задаче 1: а) 10 моль молочной кислоты, 12 моль CO2; б) 86 моль АТФ; в) 3440 кДж, в форме энергии химической связи макроэргических связей в молек

Ответ к задаче 1:
а) 10 моль молочной кислоты, 12 моль CO2;
б) 86 моль АТФ;
в) 3440 кДж, в форме энергии химической связи
макроэргических связей в молекуле АТФ;
г) 12 моль О2.

Основные превращения при гликолизе (бескислородный этап) Осуществляется в гиалоплазме, с мембранами не связан; в нём участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза. Осуществляется в гиалоплазме, с мембранами не связан; в нём участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза. C 6 H 12 O 6 C 3 H 6 O 3 +Q C 6 H 12 O 6 C 3 H 6 O 3 +Q 60% теплота 60% теплота 40% на синтез 40% на синтез 2 АТФ 2 АТФ

Основные превращения при спиртовом брожении В клетках растительного организма бескислородный этап протекает в форме спиртового брожения. В клетках растительного организма бескислородный этап протекает в форме спиртового брожения. C 6 H 12 O 6 C 2 H 5 OH+ CO 2+2АТФ C 6 H 12 O 6 C 2 H 5 OH+ CO 2+2АТФ

Кислородный этап энергетического обмена (аэробное дыхание или гидролиз) Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной, в нём участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота. Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной, в нём участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота. C 3 H 6 O 3 +3H 2 O 3CO 2 + 6H 2 O C 3 H 6 O 3 +3H 2 O 3CO 2 + 6H 2 O

Брожение – это процесс: Брожение – это процесс: А) Расщепления органических веществ в анаэробных условиях; А) Расщепления органических веществ в анаэробных условиях; Б) окисление глюкозы; Б) окисление глюкозы; В) синтез АТФ в митохондриях; В) синтез АТФ в митохондриях; Г) превращение глюкозы в гликоген; Г) превращение глюкозы в гликоген;

Клеточное дыхание. Высвобождение потенциальной энергии химических связей Образующиеся в процессе фотосинтеза органические вещества и заключенная в них химическая энергия служат источником заключенная в них химическая энергия служат источником веществ и энергии для осуществления жизнедеятельности всех организмов. Однако использование животными, грибами, многими бактериями синтез создаваемых зелеными растениями органических веществ, на их основе специфических для каждого вида соединений возможны лишь после предварительных преобразований, которые заключаются в расщеплении этих сложных веществ до мономеров и низкомолекулярных веществ: полисахаридов - до нуклеотидов, жиров - до высших карбоновых кислот и глицерина.

Клеточное дыхание - это процесс образования и накопления энергии. Для аэробного - это процесс образования и накопления энергии. Для аэробного Дыхания необходим кислород. Однако некоторые организмы получают энергию из пищи без использования атмосферного кислорода, т.е. в процессе анаэробного дыхания. Таким образом, исходными веществами для дыхания служат богатые энергией органические молекулы, на образование которых в свое время была затрачена энергия. Основным веществом, используемым клетками для получения энергии, является глюкоза.

Аэробное (кислородное) дыхание ЭТАПЫ: 1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ (ЭТАП ПИЩЕВАРЕНИЯ) Включает в себя расщепление полимеров до мономеров. Эти процессы происходят в пищеварительной системе животных или цитоплазме клеток. На данном этапе не происходит накопления энергии в молекулах АТФ, а рассеивается в виде тепла. Образующиеся в ходе подготовительного этапа соединения могут использоваться клеткой в реакциях пластического обмена, а также для дальнейшего расщепления с целью получения энергии.

2. Бескислородный (неполный) этап Он протекает в цитоплазме клеток без участия кислорода. На данном 2. Бескислородный (неполный) этап Он протекает в цитоплазме клеток без участия кислорода. На данном этапе дыхательный субстрат подвергается ферментативному расщеплению. Примером такого процесса является гликолиз – многоступенчатое бескислородное расщепление глюкозы. В реакциях гликолиза шестиуглеродная молекула глюкозы (С 6) расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты (С 3). При этом от каждой молекулы глюкозы отщепляется четыре атома водорода и образуется две молекулы АТФ. Атомы водорода присоединяются к переносчику НАД (никотинамидадениндинуклеотид), который переходит в свою восстановленную форму НАД*Н+Н +. Суммарная реакция гликолиза имеет вид: С 6 Н 12 О 6 +2АДФ+2Н 3 РО 4 +2НАД + 2С 3 Н 4 О 3 +2АТФ+2НАД*Н+Н + +2Н 2 О Полезный выход энергии этого этапа – две молекулы АТФ, что составляет 40%;60% рассеивается в виде тепла. Полезный выход энергии этого этапа – две молекулы АТФ, что составляет 40%;60% рассеивается в виде тепла.

Креатин У всех позвоночных и некоторых беспозвоночных креатин образуется из креатинфосфата ферментом креатинкиназой. Наличие такого энергетического запаса сохраняет уровень АТФ/АДФ на достаточном уровне в тех клетках, где необходимы высокие в тех клетках, где необходимы высокие концентрации АТФ.

3. Кислородный этап. Он протекает в митохондриях и требует присутствия кислорода. Здесь пировиноградная кислота подвергается расщеплению: 2С 3 Н 4 О 3 +6Н 2 О+8НАД + +2ФАД + 6CO 2 +8НАД*Н 2 +2ФАД*Н 2 +2АТФ Углекислый газ выделяется из митохондрий в цитоплазму клетки, а затем в окружающую среду. Атомы водорода, акцептированные НАД и ФАД (кофермент флавинадениндинуклеотид),вступают в цепь реакций, конечный результат которых – синтез АТФ. Это происходит в следующей которых – синтез АТФ. Это происходит в следующейпоследовательности:

Урок в 10 классе по курсу

«Общая биология».

Подготовила учитель биологии

МБОУ «СОШ №43 им. Г.К. Жукова» г. Курска

Холодова Е.Н.

Источник энергии на Земле - Солнце

Солнечная энергия

Фотосинтез

Белки

Энергия

органических

веществ

Жиры

Углеводы

Метаболизм

Энергетический

Пластический обмен
Ассимиляция
Анаболизм

обмен

Диссимиляция
Катаболизм

Аденин
Рибоза
Энергия
3 остатка фосфорной кислоты
Митохондрии
Аккумулятор
Макроэргическая связь

Единым и универсальным источником энергии в клетке является АТФ (аденозинтрифосфорная кислота),которая образуется в результате окисления органических веществ.

АТФ + Н 2 О = АДФ + Н 3 РО 4 + энергия

АДФ + Н 3 РО 4 + энергия = АТФ + Н 2 О

реакция ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ

т.е. присоединения одного остатка фосфорной кислоты к молекуле АДФ (аденозиндифосфата).

«Рост, размножение, подвижность, возбудимость, способность реагировать на изменение внешней среды- все эти свойства живого в конечном счете неразрывно связаны с определенными химическими превращениями , без которых ни одно из этих проявлений жизнедеятельности не могло бы существовать»

В.А. Энгельгардт

Сформировать знания о трех этапах энергетического обмена на примере углеводного обмена.
Дать характеристику реакциям энергетического обмена.
Уметь из сложного материала классифицировать и обобщить материал по этапам, видам и по месту их протекания.

Что такое энергетический обмен или катаболизм?

КАТАБОЛИЗМ – это совокупность реакций ферментативного расщепления сложных органических соединений, сопровождающихся выделением энергии.

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

у АЭРОБОВ
1.Подготовительный
2.Бескислородный
3.Кислородный

у АНАЭРОБОВ
1.Подготовительный
2.Бескислородный

Характеристика этапов энергетического обмена.

Химические реакции

I этап - Подготовительный в пищеварительной системе.

Выход энергии

II этап (анаэробный) – Гликолиз. Идет без О 2 в цитоплазме клетки

Образование АТФ

III этап (аэробный) – Кислородное расщепление.

Идет в присутствии О 2 в митохондриях (клеточное дыхание).

Итоговое суммарное уравнение:

1 ЭТАП- подготовительный

Где происходит?

В лизосомах и пищеварительном тракте.

Что происходит в пищеварительной системе?

Расщепление полимеров до мономеров.

Белки аминокислоты

Жиры глицерин + ВЖК

Углеводы глюкоза

Что происходит с энергией при расщеплении всех этих веществ?

2 ЭТАП- бескислородное окисление или гликолиз .

Где происходит?

В цитоплазме клеток, без кислорода.

Гликолиз – процесс расщепления углеводов в отсутствии кислорода под действием ферментов.

Где происходит? В клетках животных.
Что происходит? Глюкоза с помощью

ферментативных реакций

окисляется.

С 6 Н 12 О 6 + 2 Н 3 РО 4 +2 АДФ = 2 С 3 Н 4 О 3 + 2 АТФ +2 Н 2 О

глюкоза фосфорная ПВК вода

кислота

Итог: энергия в виде 2 молекул АТФ .

Спиртовое брожение.

Где происходит? В растительных и

некоторых дрожжевых

клетках вместо гликолиза.

Что происходит

и образуется? На спиртовом брожении

основано приготовление

вина, пива, кваса. Тесто,

замешанное на дрожжах,

даёт пористый, вкусный хлеб.

С 6 Н 12 О 6 + 2Н 3 РО 4 +2АДФ = 2С 2 Н 5 О H + 2CO 2 + АТФ +2 Н 2 O

глюкоза фосфорная этиловый вода

кислота спирт

Молочно - кислое брожение.

Где происходит? В клетках человека

животных, в некоторых

видах бактерий и грибов.

Что образуется? При недостатке кислорода –

молочная кислота. Лежит в

основе приготовления

кислого молока, простокваши,

кефира и др. молочнокислых

продуктов питания.

ИТОГ: 40% энергии запасается в АТФ, 60%

рассеивается в виде тепла в

окружающую среду .

Кислородное расщепление (аэробное дыхание или гидролиз ).

Что происходит? Дальнейшее окисление продуктов

гликолиза до СО2 и Н2О с помощью

окислителя О2 и ферментов и дает

много энергии в виде АТФ.

Где происходит? Осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и ее внутренними мембранами.

Этапы кислородного окисления:

а) цикл Кребса

б) окислительное фосфорилирование

Цикл Кребса – циклический ферментативный процесс полного окисления органических веществ, образовавшихся в процессе гликолиза до углекислого газа, воды и энергии запасаемой в молекулах АТФ.

Ханс Адольф Кребс (1900-1981г.г.)

Ацетил-КоА 2С

Лимонная

кислота 6С

Яблочная

кислота 4С

Глутаровая

кислота 5С

Фумаровая

кислота 4С

Янтарная кислота 4С

Процесс кислородного расщепления молочной выражается уравнением:

2 С 3 Н 6 О 3 + 6 О 2 + 36 АДФ + 36 Н 3 РО 4 =

6 СО 2 + 42 Н 2 О + 36 АТФ

Энергия в виде 36 молекул АТФ(более 60% энергии).

Подумай и ответь

1.Почему при разрушении митохондрий в клетке будет наблюдаться снижение уровня активности, а затем приостановка жизнедеятельности клетки?

2. Сколько всего молекул АТФ образуется в результате энергетического обмена?

Просуммировав это уравнение с уравнением гликолиза получим итоговое уравнение:

С 6 Н 12 О 6 + 2 АДФ + 2 Н 3 РО 4 = 2 С 3 Н 6 О 3 + 2 АТФ + 2 Н 2 О

2 С 3 Н 6 О 3 + 6 О 2 + 36 АДФ + 36 Н 3 РО 4 = 6 СО 2 + 36 АТФ + 42 Н 2 О

____________________________________________________________________________________

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 + 38 АДФ + 38 Н 3 РО 4 = 6 СО 2 + 38 АТФ + 44 Н 2 О

С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 = 6 СО 2 + 38 АТФ

ИТОГ: Энергия в виде 38 АТФ

ВЫВОД:

В организме всех живых существ ежедневно, ежечасно, ежесекундно происходит процесс катаболизма . Любое нарушение этого процесса может привести к непоправимым последствиям! И чтобы этот процесс не нарушился необходимо: …

необходим чистый воздух, т.е. кислород.

необходимы питательные вещества.

необходимы биологические катализаторы,

т.е ферменты.

необходимы биологические активаторы,

т.е. витамины.

В результате окисления сохраняется равновесие между синтезом органики и её распадом.
СО2 используется для образования карбонатов, накапливается в осадочных породах, для процесса фотосинтеза.
Сохраняется равновесие между кислородом и углекислым газом в атмосфере.

1 . Постоянно проветривать помещение,

больше гулять на свежем воздухе.

2. Употреблять полноценную пищу, богатую белками, углеводами, жирами.

3. Не исключать из рациона питания молочно -кислые продукты.

4. Не забывать о витаминах.

Продолжите предложения.

Наш урок подошёл к концу, и я хочу сказать:

- для меня было открытием то, что...

- сегодня на уроке мне удалось (не удалось)...

Домашнее задание:

Параграф 22,

? Как взаимосвязаны анаболизм и катаболизм в едином процессе обмена веществ?

Задачи (приложение 2).

Решение задач .

Задача 1. В процессе диссимиляции произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному (кислородному) расщеплению подверглось только 2 моль. Определите:

а) сколько молей молочной кислоты и углекислого газа при этом образовано;

б) сколько молей АТФ при этом синтезировано;

в) сколько энергии и в какой форме аккумулировано в этих молекулах АТФ;

г) Сколько молей кислорода израсходовано на окисление образовавшейся при этом молочной кислоты.

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Общая биология 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2007, - 367с.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Введение в общую биологию и экологию. 9 класс. – М.: Дрофа, 2006, - 304с.
Козлова Т. А. Тематическое и поурочное планирование по биологии к учебнику А.А. Каменского, Е. А. Криксунова, В. В. Пасечника «Общая биология: 10-11 классы» – М.: Издательство «Экзамен», 2006. – 286с.
Пепеляева О.А., Сунцова И.В. Поурочные разработки по общей биологии.
9 класс. – М: «ВАКО», 2009.- 462 с.
Лернер Г. И. Биология. Тематические тренировочные задания. – М.: Эксмо, 2009. – 168с.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Метаболизм. Энергетический обмен Материалы к уроку: Энергетический обмен в клетке 10 класс Кабачкова Е.Н.

Метаболи́зм, или обмен веществ - набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Совокупность химических реакций в организме, которые связаны с синтезом сложных органических соединений, идущие с затратой энергии. Совокупность химических реакций в организме, которые связаны с деградацией (расщеплением) сложных органических соединений до простых, идущие с выделением энергии.

Окисление – потеря электронов или водорода каким-либо соединением. Восстановление – присоединение электронов или атомов водорода. Окисляемое вещество – донор, Восстанавливаемое вещество – акцептор электронов или водорода.

Катаболизм, или энергетический обмен Этапы: Подготовительный Гликолиз (если расщепляется молекула глюкозы) Дыхание

Подготовительный этап Проходит: В лизосомах В отделах пищеварительного тракта Сущность: Сложные органические молекулы под действием ферментов расщепляются до мономеров (глюкозы, аминокислот, жирных кислот, глицерина) Энергия: - Выделяется в виде тепла

Бескислородный (анаэробный) этап Гликолиз (греч. g lycos – сладкий, lysis – расщепляю) Место: Цитоплазма Сущность: Одна шестиуглеродная молекула глюкозы ступенчато расщепляется и окисляется при участии ферментов до двух трехуглеродных молекул пировиноградной кислоты. 4 атома водорода идут на восстановление никотинамидденуклеотида (НАД+)

Кислородный (аэробный) этап Дыхание Место: Митохондрии Сущность: 2 молекулы ПВК поступают на ферментативный кольцевой «конвейер» – цикл Кребса.

1) Попадая в митохондрию ПВК окисляется и превращается в богатое энергией производное уксусной кислоты – Ацетилкоэнзим А. Цикл Кребса

2) ацетил-КоА соединяется с молекулой щавелевоуксусной кислоты, при этом образуется трикарбоновая лимонная кислота.

3) Лимонная кислота окисляется в ходе последующих ферментативных реакций. При этом восстанавливаются 3 молекулы НАД + в НАД●Н, одна молекула ФАД (флавинадениндинуклеотид) в ФАД ●Н 2 и образуется молекула гунозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется для фосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет 2 углеродных атома, за счет которых образуется 2 молекулы углекислого газа.

В сумме, в результате 7 последовательных реакций, лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Она в свою очередь соединяется с новой молекулой ацетил-КоА и цикл повторяется.

В процессе окисления глюкозы возникли главным образом молекулы НАД●Н и ФАД●Н 2 и совсем мало синтезировалось молекул АТФ. Именно АТФ является универсальным биологическим аккумулятором энергии. Следующий этап биологического окисления служит превращению энергии, запасенной в НАД●Н и ФАД●Н 2 в энергию АТФ.

Окислительное фосфорилирование (на кристах митохондрий) В ходе этого процесса электроны от НАД●Н и ФАД●Н 2 перемещаются по многоступенчатой цепи переноса электронов к конечному их акцептору – молекулярному кислороду. При переходе электрона со ступени на ступень в определенных звеньях такой цепи, освобождается энергия, которая идет на образование АТФ. Поскольку в этом процессе окисление сопряжено с фосфорилированием, процесс получил название окислительное фосфорилирование. 1931 год, биохимик Энгельгардт

Общая формула энергетического обмена: С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 + 38АДФ +38Н 3 РО 4 6СО 2 + 12Н 2 О + 38АТФ

Возможно, будет полезно почитать: