Обмен веществ презентация

Обмен веществ – совокупность процессов преобразования веществ и энергии
Энергетический обмен
(катаболизм, диссимиляция)
Пластический обмен
(анаболизм, ассимиляция)
Процессы расщепления веществ с высвобождением энергии АТФ
Совокупность реакций синтеза, которые идут с затратой энергии АТФ
Дыхание
Брожение
Фотосинтез
Хемосинтез
Синтез белка

Энергетический обмен (дыхание)
Аэробное дыхание (кислородное)
Анаэробное дыхание (безкислородное)
Подготовительный этап
Анаэробный этап
3. Аэробный
3. Брожение

Подготовительный этап
Полимеры расщепляются до мономеров
Полисахариды – моносахариды
Белки – аминокислоты
Липиды – глицерин и жирные кислоты
Нуклеиновые кислоты – нуклеотиды
Полученная энергия рассеивается в виде тепла и не накапливается

Анаэробный этап
Протекает в цитоплазме
Процесс бескислородного расщепления глюкозы называется гликолизом
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ +2НАД+ → 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАДН + Н+
НАД - никотинамидадениндинуклеотид
Пировиноградная кислота (пируват)
Образование АТФ из АДФ и Ф вследствие прямого переноса называется субстратным фосфорилированием.

НАД - никотинамидадениндинуклеотид
2НАД+ + 2е- + 2Н+ → 2 НАДН + Н+.
Восстановленная форма
Окисленная форма
Это кофермент, он является переносчиком электронов во множестве реакций

Аэробный этап – протекает только в присутствии кислорода (тканевое дыхание)
Происходит в митохондриях
Сначала идет активация пировиноградной кислоты:
С3Н4О3+2НАД+ Н-КоА→ СН3СО-КоА + СО2+ 2НАДН + Н+
Далее ацетил-КоА вовлекается в цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) в ходе которого ацетил-КоА окисляется до СО2, а за счет электронов восстанавливается НАД+ в НАДН, который в свою очередь отдает электроны в ЦПЭ (цепь переноса электронов) на внутренней мембране митохондрий.
В итоге акцептором электронов является кислород: ½ О2 + 2е- +2Н+ → Н2О
Кофермент А
Ацетилкофермент А

Из-за разницы в количестве Н+ в матриксе и межмембранном пространстве начинает работать АТФ-синтаза, которая производит АТФ
Процесс синтеза АТФ в митохондриях сопряженный с окислением называется окислительным фосфорилированием
Реакция этапа:
2С3Н4О3 + 6О2+ 36Н3РО4 + 36АДФ → 6СО2 + 38Н2О + 36АТФ

Итого, при кислородном дыхании:
Совокупность реакций гликолиза и кислородного дыхания в митохондриях:
С6Н12О6 + 6О2+ 38Н3РО4 + 38АДФ → 6СО2 + 40Н2О + 38АТФ

Брожение
В отсутствие кислорода или при его недостатке происходит брожение.
В скелетных мышцах при недостатке кислорода происходит молочнокислое брожение:
2С3Н4О3 + 2НАДН + Н+ →2С3Н6О3 +2НАД+
Спиртовое брожение (у дрожжей):
2С3Н4О3 + НАДН + Н+ →С2Н5ОН + СО2 + НАД+
Здесь АТФ не образуется. Поэтому в итоге бескислородного дыхания выгода АТФ только 2 шт.

Пластический обмен

Фотосинтез
Процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических соединений.
Смысл в том, чтобы преобразовать энергию света в АТФ и восстановить кофермент НАДФ (здесь он переносчик электронов).

Световая фаза
Протекает в мембранах тилакоидов
Фотоны попадают на молекулы хлорофилла, переводят его в возбужденное состояние и он теряет электрон, который идет на ЦПЭ, потом на НАДФ.
При этом недостаток электронов может восполняться при помощи фотолиза воды: Н2О→ ½ О2 + 2е- +2Н+ (кислород – побочный продукт)
При работе ЦПЭ возникает разница протонов между стромой и межмембранным пространством, из-за чего начинает работать АТФ-синтаза и производит АТФ (этот процесс называется фотофосфорилированием):
2Н2О +3Н3РО4 + 3АДФ +2НАДФ+ → О2 + Н+ + 2НАДФН + 3АТФ

Темновая фаза
Проходит в строме хлоропласта, идет синтез органики
Это называется цикл Кальвина:
3CO2 + 6НАДФН + 6H+ + 9АТФ → С6Н12О6 + 3H2O + 6НАДФ+ + 9АДФ + 9Н3РО4
Суммарное уравнения фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О → С6Н12О6 + 6О2

Продуктивность фотосинтеза
Это масса синтезируемой за 1 час глюкозы на 1 дм2 листовой поверхности.

процесс синтеза органических соединений за счет химической энергии неорганических соединений (только прокариоты)
Нитрифицирующие бактерии
NH3 + O2 → HNO2 + 2H2O +Q
HNO2+O2 → HNO3 +Q
Серобактерии
2H2S +O2→ 2S + 2H2O + Q
2S + O2 + 2H2O → H2SO4 + Q
Хемосинтез