добавить знанийОбмен веществ
План:
Введение
Схема некоторых метаболических реакций клетки, кружочками обозначены отдельные вещества, выделена серия реакций - основной метаболический путь углеводов ( гликолиз и цикл Кребса)
Обмен веществ или метаболизм - совокупность химических реакций, происходящих в живых организмах. Метаболизм делится на две ветви: катаболизм (диссимиляция или энергетический обмен), включающая реакции расщепления сложных органических веществ до более простых, которое сопровождается их окислением и выделением полезной энергии, и анаболизм (ассимиляция или пластический обмен) - реакции синтеза необходимых клетке веществ, на которые энергия полученная в катаболических реакциях используется.
Почти все метаболические реакции ускоряются ферментами - катализаторами белковой природы. Ферменты не только делают возможным быстрое протекание в клетке большого количества реакций, при других условиях нуждались бы очень высоких температур или / и давления, но и позволяют регулировать их при необходимости. Реакции катализируемая ферментами часто объединяются в последовательности, где продукт одной становится субстратом для следующей, такие серии реакций называются метаболическими путями. Метаболические пути в свою очередь соединяются между собой, образуя сложные разветвленные сети.
Важной характеристикой основных метаболических путей и их компонентов является то, что они являются общими для большинства живых организмов, что свидетельствует о единстве происхождения живой природы. Однако некоторые особенности метаболизма имеет не только каждый вид, но и отдельные особи в пределах вида.
1. Катаболизм и анаболизм
1.1. Катаболизм
| Этапы (виды) | Значение |
|---|---|
| Подготовительный этап | Подготовительный этап - расщепление высокомолекулярных органических веществ в мономеров на основе реакций гидролиза в ЖКТ или в лизосомах клеток при участии равных ферментов :
Энергия, которая образовалась на этом этапе, рассеивается в виде тепла |
| Бескислородный этап ( гликолиз) | Гликолиз происходит при участии ферментов, расположенных в растворимой части цитоплазмы. 60% энергии теряется в виде тепла, а 40% идет на синтез двух молекул АТФ. Кроме АТФ в процессе гликолиза образуются две молекул пирвинограднои кислоты (пирувата) и восстанавливаются две молекулы кофермента НАД в НАДН (Н +):
Составляющие реакции гликолиза
|
| Аэробная окисления, цикл Кребса (аэробные организмы) | Аэробная (кислородное) окисление осуществляется в митохондриях, куда попадает пировинградна кислота. В матриксе митохондрий происходит окислительное декарбоксилирование пирувата, следствием образования одной молекулы ацетил- кофермента А, выделение одной молекулы углекислого газа и восстановления одной молекулы НАД. Ацитил-КоА поступает в цикл Кребса, за один оборот этого цикла окисляется одна молекула ацетил-КоА, восстанавливаются три молекулы НАД и одна молекула ФАД, и как побочный продукт выделяются две молекулы углекислого газа. Составляющие реакции цикла Кребса
Видновини эквиваленты НАДН и ФАДН 2 переносят электроны и протоны до электронтранспортных цепи внутренней мембраны митохондрий, где происходит окислительное фосфорилирование с образованием 3х молекул АТФ, при переносе электронов от НАДН и 2ох молекул АТФ при переносе электронов от ФАДН 2. Конечным акцептором электронов является кислород:
|
| Брожение (анаэробные организмы) | Брожение - бескислородное превращение пирувата на другие вещества.
В аэробных организмов при интенсивной работе мышц происходит молочнокислое брожение. Это обеспечивает определенную независимость мышц от объема кислорода, который может окиснюваты пируват за определенный промежуток времени |
1.2. Анаболизм
1.2.1. Биосинтез белков
| Стадия | Этапы | Значение | |
|---|---|---|---|
| Транскрипция | Инициация | Инициация требует наличия субстратов РНК-полимеразы - нуклеотидов - и обусловливает образование первых звеньев цепи РНК. Первый нуклеотид входит в состав цепи, сохраняя трифосфатные группу, а остальные присоединяются к 3'-OH-группы на следующий с высвобождением пирофосфата. На стадии инициации РНК-продукт связан с матрицей и РНК-полимеразой неплотно, и с высокой вероятностью высвобождается из комплекса. РНК-полимераза, не покидая продукт, снова инициирует РНК (абортивное инициация). При достижении длины цепи РНК от 3 до 9 нуклеотидов комплекс стабилизируется (также происходит отключение σ-субъединицы, которая связывает РНК-полимеразу с промотором). Зависит от факторов транскрипции | |
| Элонгация | Синтез всех видов РНК на соответствующем участке (матрицы) ДНК с помощью фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы, якиа строит по принципу комплементарности, копию одной цепи ДНК. ДНК-связующие белки расплетают молекулу ДНК перед РНК-полимеразой, гистоны заплетают позади нее | ||
| Терминация | Достижение РНК-полимеразой стоп-кодона, разрезание РНК, добавления к 3'-концу транскрипта несколько нуклеотидов аденина для стабильности транскрипта | ||
| Процессинг | Модифицирование мРНК: кепування (присоединение к 5 'конца транскрипта модифицированного нуклеотида с помощью трифосфатные моста), полиаденилювання (присоединение 200-300 остатков адениловых кислоты), сплайсинг (отщепление интронов с помощью ферментативного комплекса сплайсосомы) | ||
| Трансляция | Активация аминокислоты | Аминокислота соединяется с антикодоном тРНК за счет энергии АТФ образуется комплекс аминоацил- тРНК, что обусловлено ферментом аминоацил-РНК-синтетазой, катализирующий присоединение аминокислоты к тРНК) и их перенос на рибосому; | |
| Инициация | Начало синтеза белка с кодона АУГ, что обусловлено привлечением малой субъединицей рибосомы комплекса аминокислота-тРНК в этой последовательности. Кодирование первой аминокислоты - метионина. Обусловлено связыванием мРНК (узнается рибосомой через кепируваний 5 'конец.) И тРНК с малой субъединицей вследствие изменения конформации одного из факторов инициации (IF2) ГТФ. После выхода из взаимодействия IF1 и IF3 (подавляет ассоциацию с большой субъединицей рибосомы в ее связи с иРНК) образуется связка с комплексом 50S-субъединицы, что приводит полную конформацию всего комплекса. Образуется ФЦР (функциональный центр рибосомы). В ФЦР есть два триплеты иРНК, образующих два центра: А (узнавание аминокислоты) и П (присоединения аминокислоты к пептидной цепи). Метионин-комплекс перемещается в П-центр рибосомы | ||
| Элонгация | Синтез белка (транспорт комплекса аминокислота-тРНК в ФЦР. В центре А - считывание антикодона тРНК и кодона иРНК, что приводит передвижения рибосомы на один триплет. В результате комплекс аминокислота-иРНК-тРНК перемещается в центр П, где происходит присоединение аминокислоты к пептидной цепи . После этого тРНК покидает рибосому) | ||
| Терминация | Окончание синтеза (начало бессодержательных кодонов на иРНК. Разъединение аминокислот с иРНК и распад рибосом на две субъединицы. Полипептидная цепь погружается в канал ЭПС и приобретает различных типов структур (вторичной и т.д.)) | ||
1.2.2. Фотосинтез
| Этап | Суть |
|---|---|
| Световая фаза | Световая фаза - комплекс реакций происходит под действием фотонов света на мембранах тилакоидов
При попадании квантов света на хлорофилл молекулы хлорофилла возбуждаются. Возбужденные электроны проходят по электронному цепные на мембране к синтезу АТФ. Одновременно происходит расщепление молекул воды. Ионы H + сочетаются с восстановленным НАДФ (ФС1) за счет электронов хлорофилла; выделенная при этом энергия идет на синтез АТФ. Ионы O 2 - отдают электроны на хлорофилл (ФС2) и превращаются в свободный кислород: H 2 O + НАДФ + hν → НАДФH + H + + 1/2O 2 + 2АТФ |
| Темновая фаза | Темновая фаза - фиксация C, синтез C 6 H 12 O 6. Источником энергии является АТФ. В строме хромопластов (куда поступают АТФ, НАДФH и H + от тилакоидов гран и CO 2 из воздуха) проходят циклические реакции, в результате чего есть фиксация CO 2, его восстановления H (за счет НАДФH + H +) и синтез C 6 H 12 O 6: CO 2 + НАДФH + H + + 2АТФ → 2АДФ + C 6 H 12 O 6 |
1.2.3. Биосинтез углеводов (глюконеогенез и гликогенез)
| Этап | Суть |
|---|---|
| Митохондриальный этап | В митохондриях фермент пируваткарбоксилазы превращает ПГК в оксалоацетат. При этом для выхода из митохондрии оксалоацетат превращается в малат с помощью фермента малатдегидрогиназы, который легко диффундирует через мембрану митохондрии. Вне митохондрии малат вновь распадается в оксалоацетат (щавелеоцтова кислота). В цитоплазме он с помощью фосфоенолпіруваткарбоксикінази превращается в фосфоэнолпируват. Для преобразования лактата в фосфоэнолпируват нужен также фермент лактатдегидрогеназа Составляющие реакции митохондриального этапа
|
| Позамитохондриальний этап | Под действием ферментов фосфоэнолпируват постепенно превращается в глюкозу. 10% глюконеогенеза происходит в почках, 90% - в печени. За день может синтезироваться до 80 г глюкозы Составляющие реакции позамитохондриального этапа
|
| Этап | Суть |
|---|---|
| Присоединение глюкозы в цепи гликогена | В целом процесс образования гликогена, стимулируется гормоном инсулином, который усиливает приток глюкозы в клетки Составляющие реакции гликогенезу
|
1.2.4. Биосинтез липидов (липогенеза)
| Этап | Суть |
|---|---|
| Дигидроацетон-3-фосфат - фосфатиды | Происходит в цитоплазме. При восстановлении промежуточного продукта гликолиза, Дигидроксиацетон-3-фосфат, или при фосфорелюванни глицерина образуется sn-3-глицерофосфат. При его этерификации по С-1 длинноцепочечных жирных кислот образуются лизофосфатиды, при повторной этерификации (образовании сложных эфиров из жирных кислот) ненасыщенной жирной кислоты по С-2 - фосфатиды, ключевые промежуточные продукты в биосинтезе липидов |
| Фосфатидаты - триацилглицеринов | С фосфатидов кислот после гидролитического расщепления фосфатной группы и последующего ацилирування (введение остатка кислоты-RCO) образуются триацилглицеринов (жиры), которые хранятся в цитоплазме в виде капель |
См.. также
 | Это незавершенная статья медицины. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее. |
код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.
скачать