Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Биологическое окисление 1
Содержание
- 1. Биологическое окисление 1
- 2. Слайд 2
- 3. История развития учения о биологическом окислении
- 4. В XVII -
- 5. В XVIII веке с
- 6. В середине XVIII века
- 7. В 1774 году Лавуазье
- 8. В начале XIX
- 9. После работ Лавуазье в
- 10. В XIX веке появилось
- 11. Одна из теорий была выдвинута
- 12. 3 положения Баха: 1.Наличие высокоактивной
- 13. и пероксидаза. Существует и другой
- 14. К концу XIX века
- 15. Согласно современных представлений ОВР
- 16. В
- 17. 1)анаэробный - передача электронов и протонов с
- 18. Палладин предполагал, что существует
- 19. Роль промежуточных переносчиков (хромогенов) выполняют
- 20. В 1945 году Ленинджер и
- 21. С термодинамической точки зрения -
- 22. Слайд 22
- 23. Современные представления о БО. Обмен
- 24. Ассимиляция включает огромное количество
- 25. Диссимиляция - противоположная ассимиляции
- 26. Анаболические реакции направлены на
- 27. В 1940-41 гг немецким биохимиком
- 28. Образуемая при
- 29. Природа макроэргичности АТФ. Роль АТФ -
- 30. Слайд 30
- 31. Слайд 31
- 32. «Энергетическая валюта» клетки «Центральное» расположение молекулы
- 33. АТФ присутствует в клетках в
- 34. Три источника образования АТФ Окислительное фосфорилирование
- 35. Сумму всех адениловых нуклеотидов в
- 36. согласно закону соотношения действующих масс
- 37. Субстраты БО Субстратом БО является
- 38. Биологическое окисление - это
- 39. Схема энергетического обмена. Основные
- 40. Dietary FuelsГлюкозаЖирные кислотыАминокислотыПируватAcetyl-CoAЦТКNADH + H+NAD+ADP + PiATPO2H2O2CO2ПеревариваниеГликолизΒ окислениеОкисление пируватаКатаболизм аминокислотЦТК. электроннотранспортная цепь.Окислительное фосфорилирование Метаболизм
- 41. 1.ЖКТ - происходит деполимеризация сложных
- 42. Углеводы все переходят в моносахара.
- 43. Схема образования субстратов биологического
- 44. Цитоплазматический этап: переход Аминокислот в
- 45. Митохондриальный этап:Цикл Кребса | Цитрат
- 46. Митохондрии клетокПризнак В. мембрана
- 47. Слайд 47
- 48. Особенности химической структуры мембран МХ
- 49. Цикл КребсаЦикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса
- 50. Общая схема ЦТК
- 51. Слайд 51
- 52. Слайд 52
- 53. Освобождающаяся при окислении ацетил-КоА энергия,
- 54. Следовательно, всего 9АТФ; одна пара
- 55. ЦТК - универсальный
- 56. 1.Энергетическая
- 57. 2. Пластическая функция. Поскольку ЦТК
- 58. Слайд 58
- 59. 3. Регуляторная. Перекачка субстратов из одного в другой.
- 60. Цикл КребсаЦикл синтеза мочевиныаспартатфумаратЩУКмочевинаАцетил-КоА“Krebs’ Bicycle”NH3, CO2
- 61. Регуляция ЦТК. ЦТК связан с предшествующими
- 62. Так как цикл Кребса начинается
- 63. ПВК же образуется из углеводов (Гл), поэтому
- 64. Второй регуляторный фактор - концентрация НАД и
- 65. Так как АТФ является косвенно конечным продуктом
- 66. При увеличении концентрации кальция до 10-6 моль
- 67. Слайд 67
- 68. Слайд 68
- 69. Функции ЦТК1.Энергетическая функция – ЦТК конечный этап БО, в котором окисляются унифицированные соединения различного происхождения.
- 70. 2.Пластическая функция. Поскольку ЦТК « питается» S
- 71. Слайд 71
- 72. Слайд 72
- 73. Слайд 73
- 74. Слайд 74
- 75. Скачать презентанцию
Содержание:1. История развития учения о биологическом окислении (БО). 2. Современные представления о БО: 3. Митохондрия. Строение, функции, сравнительная характеристика мембран митохондрий
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2
Содержание:
1. История развития учения о биологическом окислении (БО).
2. Современные
представления о БО: 3. Митохондрия. Строение, функции, сравнительная характеристика мембран митохондрий .
4. ЦТК, история открытия, реакции, ферменты, коферменты, субстраты. Биологическая роль ЦТК
Слайд 3История развития учения о биологическом окислении
Еще древние философы отмечали взаимосвязь между процессами жизнедеятельности и
дыханием. Они также провели параллель между дыханием и горением.Платон утверждал, что воздух нужен для охлаждения внутреннего жара сгорающего вещества.
Аристотель утверждал, что воздух нужен для поддержания внутреннего горения.
Слайд 4 В XVII - XVIII вв широкое
признание получила теория горючего начала - флогистона, сформулированная Штаммом. Эта
теория объясняла процессы горения выделениями их горящего тела особого невесомого в-ва, и была опровергнута Ломоносовым и Лавуазье, которые открыли закон сохранения энергии.
Слайд 5 В XVIII веке с развитием физики газов,
и появлением соответствующей аппарутуры, стали проводить опыты по сжиганию веществ
в замкнутом пространстве. В это время Шталем была сформулирована теория флогистона (горючего начала), согласно которой все вещества, подвергающиеся окислению состоят из оксида и флогистона.
Слайд 6
В середине XVIII века было установлено:
1)процесс
горения идет в воздушной среде с высокой температурой, дыхание -
в среде с пониженной температурой;2)при дыхании, как и при горении выделяется тепло, но в незначительных количествах;
3)конечные продукты CO2 и H2O.
В 1751 году Ломоносов подробно изучал процессы горения и окисления.
Слайд 7 В 1774 году Лавуазье повторил опыты Ломоосова
и показал, что процессы горения и дыхания идентичны, т. к.
образуются идентичные продукты.Лавуазье назвал дыхание медленным горением и указал на процесс сгорания Гл в организме:
C6H12O6 + 6O2 ------> 6CO2 + 6H2O + Q
Слайд 8 В начале XIX века стали известными
катализаторы, с помощью которых осуществлялись процессы окисления. Это были металлы,
обладающие «внутренней силой».В середине XIX века немецкий ученый Шейнбайн, открывший озон, предположил, что в организме образуется озон и он используется в реакциях окисления.
Слайд 9 После работ Лавуазье в науке господствовало мнение
о тождестве горения и медленного окисления питательных веществ в организме.
Вместе с тем было ясно, что БО протекает в необычных условиях:- при пониженной температуре;
- без пламени;
- и в присутсвии большого количества H2O (75% - 80% ткани).
Слайд 10 В XIX веке появилось понятие о ферментах
и причину своеобразного течения БО попытались объяснить с позиции «активации»
кислорода в клетках организма.
Слайд 11 Одна из теорий была выдвинута Бахом, который считал,
что «активация» молекулярного кислорода происходит в результате разрыва связи и
присоединения к ферментам оксигеназам (А), способным к аутооксидации:A + O2 -----> AО2
AО2 + SH2 ---? S + A +Н2О2
ВН2 + Н2О2 ---?+ В +2Н2О В- пероксидаза
Н2О2 + Н2О2 ---? 2 Н2О + O2
AО | + SH2 -----> S + A + H2O2 субстрат
Слайд 12 3 положения Баха:
1.Наличие высокоактивной оксидазы,
но это не было обнаружено.
2.В тканях должна быть высокая
концентрация H2O2, но это тоже не было обнаружено.3. Высокая активность ферментов, разлагающих H2O2; это было подтверждено,т.к. существует 2 фермента:
каталаза-
2H2O2 ------------> 2H2O + O2
Слайд 13 и пероксидаза.
Существует и другой механизм разложения H2O2:
2GSH + H2O2 -----> 2H2O (пероксидаза) или глутатион- пероксидаза:
|SH2 + H2O2 -----> S + 2H2O ---
Эта теория как и все остальные основывались на неправильном представлении об ОВР. Окислительный процесс рассматривался как процесс взаимодействия любого вещества с кислородом. То есть кислород - это окислитель
Слайд 14 К концу XIX века с развитием физики
ядра и накопления знаний о структуре вещества, было установлено, что
не все процессы окисления требуют для своей реализации наличие кислорода.Кроме этого теория Баха основывалась на том, что в организме имеется большое количество ароматических соединений, на самом же деле их очень мало.
Слайд 15 Согласно современных представлений ОВР - это процесс
перемещения электронов и протонов от донора (восстановителя) - это процесс
окисления - к акцептору (окислителю) - Количественной мерой ОВР является величина ОВП. В начале точки отсчета стандартного потенциала взят ОВП водорода.
Слайд 16
В 1912 году была
сформулирована теория Палладина-Виланда, согласно которой в организме есть промежуточные вещества,
способные акцептировать электроны и протоны от субстрата с последующей передачей электронов и протонов на кислород, по этой теории весь процесс БО можно разбить на 2 этапа:
Слайд 17
1)анаэробный - передача электронов и протонов с субстрата на промежуточное
вещество;
2)аэробный - передача электронов и протонов с промежуточного вещества на
кислород.
Слайд 18 Палладин предполагал, что существует несколько промежуточных переносчиков,
позволяющих организму поэтапно освобождать химическую энергию и кислород выступает в
качестве конечного акцептора электронов и протонов.1 анаэробный этап:
SH2 +R ----> S + RH2
2 аэробный этап:
½ O2 + RH----> H2O + R
Слайд 19 Роль промежуточных переносчиков (хромогенов) выполняют коферменты (НАД; НАДФ;
ФАД; ФМН) оксидоредуктаз.
В дальнейшем развитие учения о
БО, шло по пути развития представлений о хромогенах.В 1925 году были открыты гистогематины (цитохромы).
В 1932 году академик Энгельгардт показал, что процесс окисления идет с образованием АТФ (окислительное фосфорилирование).
Слайд 20 В 1945 году Ленинджер и Кенеди впервые показали,
что процесс окисления веществ, цикл Кребса локализован в митохондриях.
Современные представления о БО базируются на сущности трактовки ОВП, а также на общих законах термодинамики:1 закон - закон сохранения энергии: энергия никуда не исчезает, а только переходит из одной формы в другую, т. е. сохраняется.
2 закон - все тела и химические процессы стремятся к минимуму энергии, к состоянию покоя и беспорядка, т. е. к энтропии.
Слайд 21 С термодинамической точки зрения - организм человека -
антиэнтропийная машина, открытая система, которая обменивается с окружающей средой веществом
и энергией. Основа ее жизнедеятельности - обмен веществ метаболизм.
Слайд 23Современные представления о БО.
Обмен веществ и
энергии - закономерный порядок превращения вещества и энергии в живых
организмах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение. Обмен веществ и обмен энергии тесно связаны и представляют собой диалектическое единство
Слайд 24 Ассимиляция включает огромное количество химических превращений, приводящих
к использованию органических и неорганических веществ, поступающих из внешней среды
для построения специфических для данного организма белков, НК, липидов, углеводов. Процесс ассимиляции обеспечивает рост, развитие, обновление организма и накопление запасов, используемых в качестве источника энергии.
Слайд 25 Диссимиляция - противоположная ассимиляции сторона обмена веществ:
разрушение органических соединений с превращением их в простые вещества (в
основном H2O, CO2, NH3).Промежуточный обмен - превращение веществ в организме с момента поступления их в клетки до образования конечных продуктов.
Попав внутрь клетки, питательные вещества метаболизируются - претерпевают ряд химических изменений, катализируемых ферментами.
Слайд 26 Анаболические реакции направлены на образование и обновление
структурных элементов клеток и тканей. Эти реакции преимущественно восстановительные, и
протекают с затратой свободной энергии.Катоболические превращения - процессы расщепления сложных молекул, как поступивших с пищей, так и входящих в состав клетки до простых компонентов. Эти реакции обычно окислительные, и протекают с выделением свободной энергии.
Слайд 27 В 1940-41 гг немецким биохимиком Фрицем Липманом была
создана концепция АТФ-азного цикла: в процессе фото- или хемосинтеза энергия
депонируется в форме АТФ. Синтез АТФ в организме происходит из АМФ:АМФ + Фн ------> АДФ -------> АТФ
АТФ в клетке расходуется на :
----?электрическую работу
----> химическую работу
----> тепловую работу
----> механическуюи световую работу.
Слайд 28 Образуемая при фото или хемосинтезе
АТФ реализуется в виде осмотической работы, электрической, химической, тепловой, механической,
световой,а также расходуется на биосинтезы и работу транспортных систем, на работу ионных насосов.
Слайд 29Природа макроэргичности АТФ.
Роль АТФ - хранилище биологической энергии.
В 1 молекуле АТФ имеется 2 макроэргические связи. При их
расщеплении высвобождается 32 кДж энергии.
Слайд 32«Энергетическая валюта» клетки
«Центральное» расположение молекулы АТФ позволяет
ей выполнять роль донора высокоэнергетического фосфата для соединений, расположенных ниже
в таблице, превращаясь при этом в АДФ, а АДФ - роль акцептора высокоэнергетического фосфата у соединений, расположенных выше. Цикл АТФ/АДФ связывает, тем самым, процессы генерирующие «~Р» с процессами, использующими «~Р».
Слайд 33 АТФ присутствует в клетках в диссоциированной форме: АТФ4------->
АДФ3- + Фн2- + Н+, в соответствующих концентрациях:
10-3. (АТФ4-);
10-3.(АДФ3-); 10-3.(Фн2-): 10-7.(Н+,) .Т. о. всякая работа в клетке сопровождается образованием H+, которые захватываются буферами.
1 причина макроэргичности: т. к. концентрация АТФ, АДФ и Фн одинакова (по 10-3 моль), а концентрация Н+ = 10-7 моль.
Слайд 34Три источника образования АТФ
Окислительное фосфорилирование – механизм образования
АТФ, использующий для этого энергию градиента электрохимического потенциала, возникающего на
внутренней мембране митохондрий.Субстратное фосфорилирование – механизм синтеза АТФ, использующий энергию макроэргических соединений, образующихся в процессе метаболизма (1,3- дифосфоглицериновая кислота, сукцинил-КоА и т.д.).
Синтез АТФ с использованием макроэргов, выполняющих своеобразную роль молекул – депо макроэргических связей (креатинфосфат).
Слайд 35 Сумму всех адениловых нуклеотидов в клетке (АТФ,АДФ и
АМФ) называют адениловой системой. Процессы гидролиза и синтеза АТФ происходят
с высокой скоростью, поскольку общий фонд АТФ очень маленький и для поддержания процессов жизнедеятельности в клетке его хватает только на несколько секунд.
Слайд 36 согласно закону соотношения действующих масс равновесие сдвинуто вправо.
2 причина: в структуре АТФ имеется 3 фосфата и
2 ангидридные связи, за счет этого на хвосте молекулы АТФ создается конфармационная напряженность, возникает сила электростатического отталкивания и АТФ отдает молекулу фосфата. И при этом она переходит в более выгодное состояние АДФ + Фн, которое более устойчиво, это 3-я причина макроэргичности.В клетках АТФ присутствует в виде магниевой соли. Существует точка зрения, что уровень Mg2+ отражает уровень АТФ.
Слайд 37Субстраты БО
Субстратом БО является любое вещество, способное
поставлять электроны и протоны, энергия которых трансформируется в полезную конвертируемую
форму.Субстраты БО: метаболиты восстанавливающие НАД+ ФАД+, служащие предшественниками субстратов, зависящие от дегидрогеназ Гл, АК.
Слайд 38 Биологическое окисление - это совокупность биохимических реакций,
приводящих к образованию полезной энергии за счет деградации компонентов пищи.
Принципиальной особенностью БО или тканевого дыхания является то, что оно протекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии, т. е. происходит многократная передача протонов и электронов от донора к акцептору.
Слайд 39 Схема энергетического обмена.
Основные компоненты пищи -
белки, липиды и углеводы проходят 3 этапа энергетического обмена
Слайд 40Dietary Fuels
Глюкоза
Жирные кислоты
Аминокислоты
Пируват
Acetyl-CoA
ЦТК
NADH + H+
NAD+
ADP + Pi
ATP
O2
H2O
2CO2
Переваривание
Гликолиз
Β окисление
Окисление пирувата
Катаболизм аминокислот
ЦТК.
электроннотранспортная
цепь.
Окислительное
фосфорилирование
Метаболизм
Слайд 41 1.ЖКТ - происходит деполимеризация сложных соединений: крахмала и
гликогена в -----> Глюкозу
олиго и дисахариды ----->
до моносахаридовбелки протеолизируются-----> до пептидов и Аминокислот.Липиды частично расщепляются до глицерина и СЖК.
2.С момента поступления мономеров в клетку начинается цитозольный этап: происходит дальнейший распад мономеров и унификация субстратов, превращение их в СН3-SKoA/
Слайд 42 Углеводы все переходят в моносахара.
Липиды ---->
Глицерин и ЖК.
3. Митохондриальный этап – это унификация субстратов.
Процесс продолжается в митохондриальном матриксе, где субстраты подвергаются окислению путем вовлечения в цикл Кребса, который снимает с них электроны и Н+ и трансформирует их энергию в конвертируемую форму АТФ.
Слайд 43 Схема образования субстратов биологического окисления.
БЕЛКИ УГЛЕВОДЫ ЛИПИДЫ
Энергия
| |
| I АК Гл ЖК: Гн 0.5%
Окисление субстратов на уровне ЖКТ
дает клетке всего 0.5% энергии |
Слайд 44 Цитоплазматический этап: переход Аминокислот в ЩУК ?(СН3-СО-SКоА).
Жирных кислот в СН3-СО-SКоА
Глюкозы в-? 3ФГА-? ПВК -?
АцКоА На этом пути образуется 2,5 % энергии
Слайд 45Митохондриальный этап:
Цикл Кребса | Цитрат
NAD
NAD.H2
1/2O2 ------?
Н2ОАДФ + Фн АТФ работа
На этом этапе образуется 97% энергии.
Слайд 46Митохондрии клеток
Признак В. мембрана Наружная
Форма
(кристы) Гладкая
Плотность
1,2 1.1 ФЛ/Белки 0,27/0,73 0,82/18Проницаемость Высоко Низко.пр-я
Слайд 49Цикл Кребса
Цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса был открыт Гансом
Кребсом в 1937г. Ученый использовал измельченные мышцы голубя, добавляя в
них трикарбоновые кислоты и изучая скорость дыхания, установил, какие именно кислоты активируют процесс дыхания.Цикл Кребса протекает в митохондриях (МХ), относительно автономных органеллах, способных окислять вещества и регенерировать АТФ.
Слайд 53 Освобождающаяся при окислении ацетил-КоА энергия, расходуется на образование
макроэргических связей АТФ.
Из 4 пар атомов
водорода, 3 пары переносятся через НАД и одна пара через ФАД. На каждую пару атомов водорода в системе БО образуется 3АТФ (1НАДН2 = 1АТФ). 
Слайд 54 Следовательно, всего 9АТФ; одна пара атомов попадает в
систему БО через ФАД, - в результате образуется 2АТФ. Кроме
этого в ходе сукцинаткиокиназной реакции образуется 1ГТФ = 1АТФ. Поэтому в целом, в ходе цикла Кребса образуется 12АТФ.
Слайд 55 ЦТК - универсальный компонент БО, который
образуется на принципе унификации, что имеет огромное значение, потому что
организм не может точно дозировать потребность в каждом субстрате. Унификация позволяет уравновешивать и оптимизировать соотношение основных субстратов, т. е. если имеется избыток углеводов, то часть их перекачивается в липиды, если избыток белка, то тоже - в липиды и углеводы
Слайд 56
1.Энергетическая функция.
ЦТК - конечный этап БО, в котором окисляются унифицированные соединения
различного происхождения.
Слайд 57 2. Пластическая функция.
Поскольку ЦТК «питается» субстратами различного
происхождения, то он может быть источником углеродных скелетов для различных
веществ.ЩУК ? Цитрат ? синтез ЖК, т. е. избыток углеводов депонируется в виде нейтрального жира.
Сукцинил КоА ? синтез ГЛУ, АРГ, ПРО, ГИС.
a-кетоглутарат ? синтез гема (Hb, цитохромы, каталаза, пероксидаза).
ГНГ (образование Гл из неуглеводных компонентов
Слайд 60Цикл
Кребса
Цикл
синтеза
мочевины
аспартат
фумарат
ЩУК
мочевина
Ацетил-КоА
“Krebs’ Bicycle”
NH3, CO2
Слайд 61Регуляция ЦТК.
ЦТК связан с предшествующими стадиями энергетического обмена
(гликолиз, окисление ЖК и АК), поэтому механизмы регуляции этих процессов
будут справедливы и для ЦТК:1) ретроингибирование; 2) путем изменения концентрации субстрата на входе ЦТК; 3) аллостерическаярегуляция (с помощью НАД, НАДН2, АТФ); 4) ионная (pH, [Ca++]).
Слайд 62 Так как цикл Кребса начинается со стадии ЩУК
+ ацетил КоА, то эти метаболиты и управляют интенсивностью ЦТК.
Первым регуляторным фактором является концентрация ЩУК, которая в основном образуется из ПВК, ацетил КоА в принципе тоже:+CO2 или -CO2
ЩУК <----- ПВК ------> ацетил КоА
+ГТФ
Слайд 63ПВК же образуется из углеводов (Гл), поэтому при диабете или
углеводном голодании наблюдается недостаток ПВК, а значит и ЩУК и
ЦТК блокируются. Ацетил-КоА не является лимитирующим субстратом, т. к. в основном образуется при окислении ЖК.Но в то же время ЩУК - конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы, поэтому при избытке ЩУК, ЦТК блокируется на 6 стадии (так называемое «щуковое торможение»). Это торможение можно убрать ГЛУ, который переаминирует ЩУК в АСП.
Слайд 64Второй регуляторный фактор - концентрация НАД и НАДН2. В живых
системах концентрация НАД и НАДН2 = const. Любые факторы, ведущие
к увеличению НАД.Н2 (гипоксия, алкогольная интоксикация) и дефициту НАД+ блокирует ЦТК. Следовательно увеличение концентрации НАД+ при активной работе ДЦ стимулирует ЦТК
Слайд 65Так как АТФ является косвенно конечным продуктом ЦТК, то ее
избыток блокирует ЦТК, а значит АДФ стимулирует ЦТК. (АДФ рассматривается
как аллостерический активатор изоцитратдегидрогеназы).Стимулятором ЦТК является также кислород, потому что он стимулирует распад АТФ.
Нормальная концентрация Ca2+ в клетке 10-7 моль.
Слайд 66При увеличении концентрации кальция до 10-6 моль активируются дегидрогеназные реакции:
пируватДГ, изоцитратДГ, альфа-КГДГ, а значит и ЦТК.
Цикл Кребса активируется при
сердечной недостаточности. Это объясняется тем, что миокард не может самостоятельно лишиться избытка Ca2+ и эту функцию берут на себя митохондрии, возрастает потребность в кислороде.
Слайд 69Функции ЦТК
1.Энергетическая функция – ЦТК конечный этап БО, в котором
окисляются унифицированные соединения различного происхождения.
Слайд 702.Пластическая функция. Поскольку ЦТК « питается» S различного происхождения, то
он может быть источником углеродных скелетов для различных веществ.
3.
Регуляторная функция- перекачка субстратов.4."Анаплеротические реакции" ЦТК.
