Обеспечение клеток энергией за счёт окисления органических веществ без участия кислорода

Обеспечение клеток энергией за счёт окисления органических веществ без участия кислорода

Превращение энергии в организмах

• Энергия солнечного света превращается фототрофами в энергию химических связей органических веществ.
• В клетках гетеротрофных организмов 50-60 % энергии органических соединений превращается в митохондриях в энергию АТФ, остальные 40-50% рассеиваются во внешней среде в виде теплоты.
• Энергия, запасенная в АТФ, выделяется при ее распаде и затрачивается на процессы жизнедеятельности.

Реакции окисления и восстановления

• Восстановление – присоединение электронов или атомов водорода акцептором.

Сопровождается поглощением энергии.

• Окисление – потеря электронов или атомов водорода донором.

Сопровождается выделением энергии.

Аккумуляторы энергии

• АТФ, ГТФ
• НАД – никотинамидадениндинуклеотид:

• НАД . Н – восстановленная форма, НАД + – окисленная форма.
• НАД . Н – восстановленная форма,
• НАД + – окисленная форма.

• НАДФ – никотинамидадениндинуклеотидфосфат :

• НАДФ . Н – восстановленная форма, НАДФ + – окисленная форма.
• НАДФ . Н – восстановленная форма,
• НАДФ + – окисленная форма.

• ФАД – флавинадениндинуклеотид:

• ФАД . Н 2 – восстановленная форма.
• ФАД . Н 2 – восстановленная форма.

ГТФ, НАД + , НАДФ + и ФАД являются акцепторами электронов и атомов водорода. Энергия, запасенная в данных молекулах, впоследствии используется для синтеза АТФ.

Почему при окислении органических соединений освобождается энергия?

• Электроны, входящие в состав органических соединений, обладают большим запасом энергии, т.к. находятся на высоких энергетических уровнях молекул.
• Перемещаясь на более низкий энергетический уровень своей или чужой молекулы, электроны освобождают энергию.
• Конечным акцептором электронов может служить кислород.

Этапы энергетического обмена

• Подготовительный этап

Расщепление сложных органических веществ до более простых:

• Расщепление сложных органических веществ до более простых:

• Полисахаридов – до моносахаридов. Жиров – до глицерина и жирных кислот. Белков – до аминокислот. Нуклеиновых кислот – до нуклеотидов .
• Полисахаридов – до моносахаридов.
• Жиров – до глицерина и жирных кислот.
• Белков – до аминокислот.
• Нуклеиновых кислот – до нуклеотидов .

• Гликолиз – бескислородное окисление.
• Дыхание – кислородное окисление.

Гликолиз

Гликолиз

С 6 Н 12 О 6 2С 3 Н 4 О 3 + 4Н + Q

глюкоза

пировиноградная

кислота

2НАД+ 2Н + + 2е 2НАД . Н

Гликолиз

Если кислорода в клетке недостаточно, то образуется молочная кислота.

2С 3 Н 4 О 3 + 2НАД . Н + 2Н +

2С 3 Н 6 О 3 +2НАД +

молочная кислота

пировиноградная кислота

Гликолиз

• Происходит без участия мембран митохондрий в цитоплазме, может быть осуществим в пробирке.
• Процесс многоступенчатый. Состоит из 10 следующих друг за другом реакций.
• Суммарное количество энергии, которое выделяется при гликолизе, – 200 кДж.
• 50-60% энергии превращается в энергию АТФ, остальные 40-50% рассеиваются в виде теплоты.
• Оставшаяся энергия идет на синтез 2-х молекул АТФ.

Гликолиз

2АДФ + 2Н 3 РО 4 2АТФ+ 2Н 2 О

Брожение

Брожение

• В некоторых организмах (бактериях, простейших грибах) первый этап окисления – брожение.
• Промежуточные продукты реакций гликолиза и брожения сходны.

Брожение

• Спиртовое.
• Молочнокислое.
• Уксусное.

Задания:

1. На каком этапе энергетического обмена синтезируются 2 молекулы АТФ?

1) гликолиза;

2) подготовительного этапа;

3) кислородного этапа;

4) поступления веществ в клетку.

Задания:

Задания:

2. Синтез молекул АТФ происходит:

1) в процессе биосинтеза белка;

2) в процессе синтеза крахмала из глюкозы;

3) на подготовительном этапе энергетического обмена;

4) во время бескислородного этапа энергетического обмена.

Задания:

3. На бескислородном этапе энергетического обмена расщепляются молекулы:

1) белка до аминокислот;

2) крахмала до глюкозы;

3) глюкозы до пировиноградной кислоты;

4) пировиноградной кислоты до углекислого газа и воды.

Задания:

• 4. Установите соответствие между характеристикой энергетического обмена веществ и его этапом:

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБМЕНА ЭТАПЫ ОБМЕНА

1) происходит в цитоплазме; А) подготовительный

2) происходит в лизосомах; Б) гликолиз

3) вся освобождаемая энергия

рассеивается в виде тепла;

4) за счет освобождаемой энергии

синтезируются 2 молекулы АТФ;

5) расщепляются биополимеры до мономеров;

6) расщепляется глюкоза до пировиноградной кислоты.

1

2

Б

3

А

А

4

5

Б

6

А

Б