Энергетический обмен АТФ = аденозинтрифосфат По химической природе – мононуклеотид Универсальная единица энергии в клетке Короткоживущая молекула Молекула содержит 2 макроэргические связи (= богатые энергией) между фосфатными группами При отщеплении фосфата выделяется энергия АТФ = АДФ (аденозинДИфосфат) + Фосфат + Энергия АДФ = АМФ (аденозинМОНОфосфат) + Фосфат + Энергия АТФ – синтаза (АТФаза) Фермент, который встроен в мембрану митохондрий и хлоропластов Обеспечивает присоединение фосфатной группы к АДФ (фосфорилирование = синтез АТФ) Обмен веществ Обмен веществ = метаболизм – совокупность химических реакций (распада и синтеза), которые необходимы для обеспечения жизнедеятельности (катаболизм или диссимиляция) (анаболизм или ассимиляция) Реакция распада (расщепления) сложных веществ на более простые (окисление) Реакция синтеза (образование) сложных веществ из более простых (восстановление) Энергия (АТФ) образуется (синтезируется, запасается, аккумулируется) Энергия (АТФ) тратится (распадается, поглощается, расходуется) Клеточное дыхание Энергетический обмен Организмы по отношению к кислороду Фотосинтез, хемосинтез, биосинтез белка Окисляют органические вещества с участием кислорода Богатые энергией органические вещества полностью окисляются до энергетически бедных неорганических веществ – углекислого газа и воды Большой выход энергии Примеры: большинство живых организмов – все растения, большинство животных (кроме внутренних паразитов) Где протекает? Желудочно-кишечный тракт, лизосомы Что происходит? Расщепление высокомолекулярных соединений до низкомолекулярных Сколько АТФ образуется? 0 АТФ. Вся энергия рассеивается в виде тепла Окисляют органические вещества без участия кислорода Богатые энергией органические вещества расщепляются не полностью (например, до этилового спирта или молочной кислоты) Малый выход энергии Примеры: почвенные микроорганизмы (грибы, бактерии), внутренние паразиты и т.д. Где протекает? Цитоплазма клеток Где протекает? Митохондрии Что происходит? Расщепление глюкозы (6 углеродов) на две ПВК (3 углерода каждая) – пировиноградная кислота / пируват Что происходит? Конечное окисление органических веществ (ПВК*) до углекислого газа и воды с участием кислорода: Протекает цикл Кребса Осуществляется перенос электронов по дыхательной цепи митохондрии Осуществляется окислительное фосфорилирование Сколько АТФ образуется? 2 АТФ на одну молекулу глюкозы Сколько АТФ образуется? 36 АТФ на одну молекулу глюкозы 2. Гликолиз Образуются две молекулы ПВК (пирувата / пировиноградной кислоты) и 4 молекулы АТФ. При недостатке кислорода из 1 пирувата образуется 1 молочная кислота (лактат) Суммарный выход: 4 АТФ образовано – 2 АТФ использовано = 2 молекулы АТФ + 2 НАД•Н2 + 2 ПВК ! тепловая энергия также образуется (более 50%) 3. Кислородный этап (клеточное дыхание, аэробный этап) 3.1 Подготовка Декарбоксилирование пирувата, с образованием ацетил-радикала, после соединение с переносчиком коферментом-А, образуя ацетил-КоА 3.2 Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот / цикл лимонной кислоты) Осуществляется в матриксе митохондрий 1 – Ацетил-КоА полностью окисляется с образование СО2 2 – НАД+ восстанавливается до НАД•Н2 3 – Образуется 2 молекулы АТФ 3.3 Электронно-транспортная цепь На кристах митохондрий осуществляется цепь переноса электронов (дыхательная цепь митохондрии, электрон-транспортная цепь) Суммарный выход энергии кислородного этапа: образуется 36 молекул АТФ, 2 в цикле Кребса, остальное – окислительное фосфорилирование ! тепловая энергия также образуется (менее 50%) Брожение С6Н12О6 2CH3CH2OH + 2CO2 С6Н12О6 2CH3CH(OH)COOH (глюкоза) (этиловый спирт) (углекислый газ) (глюкоза) (молочная кислота (лактат)) лактоза Происходит в клетках дрожжей, растений Хлебопечение, виноделие, пивоварение, квасоварение Происходит в клетках бактерий Виноделие, образование яблочного уксуса, консервов, спиртового уксуса и т.д. Происходит в клетках молочнокислых бактерий, эукариот (в мышцах при недостатке О2) Производство кисломолочной продукции, квашение овощей; Продукт метаболизма такого брожения вызывает боль в мышцах
