Энергетический обмен в клетке

Источник энергии на Земле - Солнце
Солнечная энергия
Фотосинтез
Энергия
органических
веществ
Белки
Жиры
Углеводы

Метаболизм
Энергетический
обмен
Диссимиляция
Катаболизм
Пластический обмен
Ассимиляция
Анаболизм

Вспомните вещество, связанное со всеми выписанными словами. Определите его роль в клетке.
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 + Н2О = АДФ + Н3РО4 + энергия
АДФ + Н3РО4 + энергия = АТФ + Н2 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

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В КЛЕТКЕ

Цели:
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.

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?

Энергия рассеивается в виде тепла

2 ЭТАП- бескислородное окисление или гликолиз.
Где происходит?
В цитоплазме клеток, без кислорода.

Гликолиз
Спиртовое брожение
Молочно- кислое брожение
Виды расщепления глюкозы

Гликолиз – процесс расщепления углеводов в отсутствии кислорода под действием ферментов.
Где происходит? В клетках животных.
Что происходит? Глюкоза с помощью
ферментативных реакций
окисляется.
С6Н12О6 + 2 Н3РО4 +2 АДФ = 2 С3Н4О3 + 2 АТФ +2 Н2О
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.
С6Н12О6 + 2Н3РО4 +2АДФ = 2С2Н5ОH + 2CO2 + АТФ +2 Н2O
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.)

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

Процесс кислородного расщепления молочной выражается уравнением:
2 С3Н6О3 + 6 О2 + 30 АДФ + 30 Н3РО4 =
6 СО2 + 36 Н2О + 30 АТФ
Энергия в виде 30 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:
С6Н12О6 + 2 АДФ + 2 Н3РО4 = 2 С3Н6О3 + 2 АТФ + 2 Н2О
2 С3Н6О3 + 6 О2 + 30 АДФ + 30 Н3РО4 = 6 СО2 + 30 АТФ + 42 Н2О
____________________________________________________________________________________
С6Н12О6 + 6О2 + 32 АДФ + 32 Н3РО4 = 6 СО2 + 32 АТФ + 38 Н2О
С6Н12О6 + 6О2 = 6 СО2 + 6 Н2О
ИТОГ: Энергия в виде 32 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: …

Для образования энергии
необходим чистый воздух, т.е. кислород.
2. Для образования энергии
необходимы питательные вещества.
3. Для образования энергии
необходимы биологические катализаторы,
т.е ферменты.
4. Для образования энергии
необходимы биологические активаторы,
т.е. витамины.

Значение дыхания
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.

Рекомендации:
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.

Домашнее задание:
Параграф 21, 22
? Как взаимосвязаны анаболизм и катаболизм в едином процессе обмена веществ?
Задачи (приложение 2).