Ettekanne teemal energia metabolism rakus. Energia metabolism – katabolism

Rakuhingamine. Keemiliste sidemete potentsiaalse energia vabanemine Fotosünteesi käigus moodustuvad orgaanilised ained ja neis sisalduv keemiline energia on neis sisalduva keemilise energia allikas, mis on ainete ja energia allikas inimese elutähtsa tegevuse elluviimiseks. kõik organismid. Loomade, seente ja paljude bakterite kasutamine roheliste taimede loodud orgaaniliste ainete sünteesis, mis on nende alusel igat tüüpi ühendite jaoks spetsiifilised, on aga võimalik alles pärast esialgseid ümberkujundamisi, mis seisnevad nende keeruliste ainete tükeldamises. monomeerideks ja madala molekulmassiga aineteks: polüsahhariidid - nukleotiidideks, rasvadeks - kõrgemateks karboksüülhapeteks ja glütserooliks.

Rakuhingamine on energia moodustumise ja kogunemise protsess. Aeroobse jaoks - see on energia moodustumise ja kogunemise protsess. Aeroobne hingamine nõuab hapnikku. Mõned organismid saavad aga energiat toidust ilma õhuhapnikku kasutamata, s.t. anaeroobse hingamise ajal. Seega on hingamise lähteaineteks energiarikkad orgaanilised molekulid, mille moodustamiseks omal ajal kulutati energiat. Peamine aine, mida rakud energia saamiseks kasutavad, on glükoos.

Aeroobse (hapniku) hingamise ETAPID: 1. ETTEVALMISTAMISE (SEEDIMISE ETAPP) Hõlmab polümeeride jagamist monomeerideks. Need protsessid toimuvad loomade seedesüsteemis või rakkude tsütoplasmas. Selles etapis ei kogune ATP molekulides energiat, vaid see hajub soojuse kujul. Ettevalmistavas etapis tekkinud ühendeid saab rakk kasutada plastilistes vahetusreaktsioonides, aga ka edasiseks lõhustamiseks energia saamiseks.

2. Anoksiline (mittetäielik) etapp See toimub rakkude tsütoplasmas ilma hapniku osaluseta. Selles etapis 2. Anoksiline (mittetäielik) staadium See kulgeb rakkude tsütoplasmas ilma hapniku osaluseta. Selles etapis toimub hingamisteede substraat ensümaatiline lagunemine. Sellise protsessi näiteks on glükolüüs – glükoosi mitmeastmeline hapnikuvaba lagundamine. Glükolüüsireaktsioonides jagatakse kuuest süsinikust koosnev glükoosi molekul (C 6) kaheks püroviinamarihappe (C 3) molekuliks. Sel juhul eraldatakse igast glükoosimolekulist neli vesinikuaatomit ja moodustub kaks ATP molekuli. Vesinikuaatomid on seotud NAD kandjaga (nikotiinamiidadeniindinukleotiid), mis läheb redutseeritud kujule NAD*H+H+. Glükolüüsi kogureaktsioon on kujul: C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 RO 4 + 2NAD + 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2NAD * H + H + + 2H 2 O Selle kasuliku energia väljund staadiumis on kaks ATP molekuli, millest 40% on; 60% hajub soojusena. Selle etapi kasulikuks energiaväljundiks on kaks ATP molekuli, mis on 40%; 60% hajub soojusena.

Kreatiin Kõigil selgroogsetel ja mõnedel selgrootutel moodustub kreatiin kreatiinfosfaadist ensüümi kreatiinkinaasi toimel. Sellise energiavaru olemasolu hoiab ATP / ADP taseme piisaval tasemel nendes rakkudes, kus on vaja kõrgeid kontsentratsioone nendes rakkudes, kus on vaja kõrgeid ATP kontsentratsioone.

3. Hapniku staadium. See toimub mitokondrites ja nõuab hapniku olemasolu. Siin toimub püroviinamarihape lõhustamine: 2C 3 H 4 O 3 + 6H 2 O + 8NAD + + 2FAD + 6CO 2 + 8NAD * H 2 + 2FAD * H 2 + 2ATP Süsinikdioksiid vabaneb mitokondritest raku tsütoplasmasse, ja seejärel keskkonda. NAD ja FAD (koensüüm flaviinadeniini dinukleotiid) poolt aktsepteeritud vesinikuaatomid sisenevad reaktsioonide ahelasse, mille lõpptulemuseks on ATP süntees. See juhtub järgmises, mis on ATP süntees. See toimub järgmises järjestuses:

Esitluste eelvaate kasutamiseks looge Google'i konto (konto) ja logige sisse: https://accounts.google.com

Slaidide pealdised:

Ainevahetus. Energia ainevahetus Tunni materjalid: Energia ainevahetus rakus 10. klass Kabachkova E.N.

Ainevahetus ehk ainevahetus on keemiliste reaktsioonide kogum, mis toimub elusorganismis elu säilitamiseks. Need protsessid võimaldavad organismidel kasvada ja paljuneda, säilitada oma struktuure ja reageerida keskkonna stiimulitele. Keemiliste reaktsioonide kogum kehas, mis on seotud komplekssete orgaaniliste ühendite sünteesiga, mis nõuavad energiat. Keemiliste reaktsioonide kogum kehas, mis on seotud keeruliste orgaaniliste ühendite lagunemisega (jagunemisega) lihtsateks koos energia vabanemisega.

Oksüdatsioon on elektronide või vesiniku kadu ühendi poolt. Taastamine on elektronide või vesinikuaatomite lisamine. Oksüdeeritud aine on doonor, redutseeritud aine on elektroni või vesiniku aktseptor.

Katabolismi ehk energia metabolismi etapid: ettevalmistav glükolüüs (kui glükoosimolekul on lagunenud) Hingamine

Ettevalmistav etapp Toimub: Lüsosoomides Seedetrakti osades Essents: Komplekssed orgaanilised molekulid lagunevad ensüümide toimel monomeerideks (glükoos, aminohapped, rasvhapped, glütserool) Energia: - Vabaneb soojuse kujul.

Hapnikuvaba (anaeroobne) staadium Glükolüüs (Kreeka g lycos - magus, lüüs - lõhestatud) Asukoht: Tsütoplasma Essents: Üks kuuest süsinikust koosnev glükoosimolekul lõhustatakse ja oksüdeeritakse astmeliselt ensüümide osalusel kaheks kolmesüsiniklikuks püroviinamarihappe molekuliks. Nikotiinamiiddenukleotiidi (NAD+) redutseerimiseks kasutatakse 4 vesinikuaatomit.

Hapniku (aeroobne) staadium Hingamiskoht: Mitokondrid Essents: 2 PVC molekuli sisenevad ensümaatilisele rõnga "konveierile" - Krebsi tsüklile.

1) Mitokondritesse sattunud PVC oksüdeerub ja muundatakse energiarikkaks äädikhappe derivaadiks – atsetüülkoensüümiks A. Krebsi tsükkel

2) atsetüül-CoA ühineb oksaloäädikhappe molekuliga, moodustades trikarboksüül-sidrunhappe.

3) Sidrunhape oksüdeerub järgnevate ensümaatiliste reaktsioonide käigus. Samal ajal redutseeritakse 3 molekuli NAD + NADH-ks, üks molekul FAD-st (flaviinadeniini dinukleotiid) FAD ● H 2-ks ja moodustub kõrge energiaga fosfaatsidemega gunosiintrifosfaadi (GTP) molekul. GTP energiat kasutatakse ADP fosforüülimiseks ja ATP moodustamiseks. Sidrunhape kaotab 2 süsinikuaatomit, mille tõttu moodustub 2 süsinikdioksiidi molekuli.

Kokku muutub sidrunhape 7 järjestikuse reaktsiooni tulemusena oksaloäädikhappeks. See omakorda ühineb uue atsetüül-CoA molekuliga ja tsükkel kordub.

Glükoosi oksüdatsiooni käigus tekkisid peamiselt NAD●H ja FAD●H 2 molekulid ning ATP molekule sünteesiti väga vähe. Just ATP on universaalne bioloogiline energiaakumulaator. Bioloogilise oksüdatsiooni järgmise etapi eesmärk on muundada NAD●H ja FAD●H 2 salvestatud energia ATP energiaks.

Oksüdatiivne fosforüülimine (mitokondriaalsetes kristallides) Selle protsessi käigus liiguvad NAD●H ja FAD●H 2 elektronid läbi mitmeastmelise elektronide transpordiahela oma lõpliku aktseptori, molekulaarse hapnikuni. Kui elektron liigub sellise ahela teatud lülides astmelt astmele, vabaneb energia, mis läheb ATP tekkeks. Kuna selles protsessis on oksüdatsioon seotud fosforüülimisega, nimetatakse seda protsessi oksüdatiivseks fosforüülimiseks. 1931, biokeemik Engelhardt

Energia metabolismi üldvalem: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 38ADP + 38H 3 RO 4 6CO 2 + 12H 2 O + 38ATP

Peamised transformatsioonid glükolüüsi ajal (anoksiline staadium) See viiakse läbi hüaloplasmas, see ei ole seotud membraanidega; selles osalevad ensüümid; glükoos laguneb. See viiakse läbi hüaloplasmas, ei ole seotud membraanidega; selles osalevad ensüümid; glükoos laguneb. C 6 H 12 O 6 C 3 H 6 O 3 + Q C 6 H 12 O 6 C 3 H 6 O 3 + Q 60% soojust 60% soojust 40% sünteesiks 40% sünteesiks 2 ATP 2 ATP

Peamised transformatsioonid alkoholkäärimisel Taimeorganismi rakkudes kulgeb hapnikuvaba etapp alkohoolse käärimise vormis. Taimeorganismi rakkudes kulgeb anoksiline staadium alkohoolse käärimise vormis. C 6 H 12 O 6 C 2 H 5 OH + CO 2 + 2 ATP C 6 H 12 O 6 C 2 H 5 OH + CO 2 + 2 ATP

Energia metabolismi hapnikustaadium (aeroobne hingamine või hüdrolüüs) toimub mitokondrites, on seotud mitokondriaalse maatriksi ja sisemembraaniga, selles osalevad ensüümid, piimhape lõhustub. See viiakse läbi mitokondrites, on seotud mitokondriaalse maatriksi ja sisemembraaniga, selles osalevad ensüümid, piimhape lõhustub. C 3 H 6 O 3 + 3H 2 O 3CO 2 + 6H 2 O C 3 H 6 O 3 + 3H 2 O 3CO 2 + 6H 2 O

Käärimine on protsess: Käärimine on protsess: A) Orgaaniliste ainete lagunemine anaeroobsetes tingimustes; A) Orgaaniliste ainete lagunemine anaeroobsetes tingimustes; B) glükoosi oksüdatsioon; B) glükoosi oksüdatsioon; C) ATP süntees mitokondrites; C) ATP süntees mitokondrites; D) glükoosi muundamine glükogeeniks; D) glükoosi muundamine glükogeeniks;

Tund 10. klassis kursusel

"Üldbioloogia".

Bioloogiaõpetaja poolt ette valmistatud

MBOU "Keskkool nr 43, mille nimi on. G.K. Žukov, Kursk

Kholodova E.N.

Energiaallikaks Maal on Päike

päikeseenergia

Fotosüntees

Oravad

Energia

orgaaniline

ained

Rasvad

Süsivesikud

Ainevahetus

• Energia

• plastivahetus
• Assimilatsioon
• Anabolism

vahetada

• Dissimilatsioon
• katabolism

• adeniin
• Riboos
• Energia
• 3 fosforhappe jääki
• Mitokondrid
• Aku
• makroergiline side

Üks ja universaalne energiaallikas rakus on ATP(adenosiintrifosforhape), mis tekib orgaaniliste ainete oksüdatsiooni tulemusena.

ATP + H 2 O = ADP + H 3 RO 4 + energia

ADP + H 3 RO 4 + energia = ATP + H 2 O

reaktsioon FOSFORÜÜLEMINE

need. ühe fosforhappe jäägi kinnitumine ADP (adenosiindifosfaadi) molekulile.

"Kasv, paljunemine, liikuvus, erutuvus, võime reageerida väliskeskkonna muutustele - kõik need elusolendite omadused on lõpuks lahutamatult seotud teatud keemilised transformatsioonid , ilma mida ükski neist elulise tegevuse ilmingutest ei saaks eksisteerida"

V.A. Engelhardt

• Kujundada teadmisi energiavahetuse kolmest etapist süsivesikute ainevahetuse näitel.
• Kirjelda energia metabolismi reaktsioone.
• Oskab liigitada ja summeerida kompleksmaterjalist materjali etappide, liikide ja nende esinemiskoha järgi.

Mida kas energia metabolism või katabolism?

KATABOLISM on ensümaatiliste reaktsioonide kogum poolitamine komplekssed orgaanilised ühendid, millega kaasneb energia vabastamine.

ENERGIAVAHETUSE ETAPID

• AEROBSis
• 1. Ettevalmistav
• 2. Hapnikuvaba
• 3. Hapnik

• ANAEROBESES
• 1. Ettevalmistav
• 2. Hapnikuvaba

Energiavahetuse etappide tunnused.

keemilised reaktsioonid

I etapp – ettevalmistav seedesüsteemis.

Energia väljund

II etapp (anaeroobne) – glükolüüs. Läheb ilma O 2ta raku tsütoplasmas

ATP moodustumine

III etapp (aeroobne) – hapniku lõhestamine.

Läheb O 2 juuresolekul mitokondrites (rakuline hingamine).

Lõplik kokkuvõtlik võrrand:

ETAPP 1- ettevalmistav

Kus toimub?

Lüsosoomides ja seedetraktis.

Mis toimub seedesüsteemis?

Polümeeride lagunemine monomeerideks.

Oravad aminohapped

Rasvad glütseriin + HPFA

Süsivesikud glükoos

Mis juhtub energiaga, kui kõik need ained jagunevad?

ETAPP 2- hapnikuvaba oksüdatsioon või glükolüüs .

Kus toimub?

Rakkude tsütoplasmas, ilma hapnikuta.

glükolüüs- süsivesikute lõhustamise protsess hapniku puudumisel ensüümide toimel.

• Kus toimub? loomarakkudes.
• Mis toimub? Glükoos koos

ensümaatilised reaktsioonid

oksüdeerunud.

FROM 6 H 12 O 6 + 2 N 3 RO 4 +2 ADP = 2 C 3 H 4 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O

glükoos-fosfor PVC vesi

hape

Tulemus: energia 2 ATP molekuli kujul .

Alkohoolne kääritamine.

• Kus toimub? Taimses ja

natuke pärmi

rakud glükolüüsi asemel.

• Mis toimub

ja moodustati? Alkohoolsel kääritamisel

põhinev toiduvalmistamine

vein, õlu, kalja. tainas,

segada pärmiga

annab poorse maitsva leiva.

FROM 6 H 12 O 6 + 2H 3 RO 4 +2ADP = 2C 2 H 5 O H + 2CO 2 + ATP + 2 H 2 O

glükoos-fosfor-etüülvesi

happeline alkohol

Piimhappe kääritamine.

• Kus toimub? Inimese rakkudes

mõnel loomal

bakterite ja seente tüübid.

• Mis moodustub? Hapniku puudumisel -

piimhape. Lamab sisse

toiduvalmistamise alus

hapupiim, kalgendatud piim,

keefir ja muu piimhape

toit.

• KOKKU: 40% energiast salvestatakse ATP-s, 60%

hajub soojusena sisse

keskkond .

Hapniku lõhustamine (aeroobne hingamine või hüdrolüüs ).

Mis toimub? Toodete edasine oksüdeerimine

glükolüüs CO2-ks ja H2O-ks kasutades

O2 oksüdeerija ja ensüümid ning annab

palju energiat ATP kujul.

Kus toimub? Esineb mitokondrites seotud mitokondriaalse maatriksiga ja selle sisemembraanid.

Hapniku oksüdatsiooni etapid:

a) Krebsi tsükkel

b) oksüdatiivne fosforüülimine

Krebsi tsükkel – tsükliline täielik oksüdatsiooni ensümaatiline protsess orgaanilised ained, mis moodustuvad glükolüüsi käigus süsihappegaasiks, veeks ja ATP molekulidesse salvestatud energiaks.

Hans Adolf Krebs (1900-1981)

Atsetüül-CoA 2C

Sidrun

hape 6C

Apple

hape 4C

Glutaric

hape 5C

Fumarovaja

hape 4C

Merevaikhape 4C

Piima hapniku lagunemise protsessi väljendatakse võrrandiga:

2 C 3 H 6 O 3 + 6 O 2 + 36 ADP + 36 H 3 RO 4 =

6 NII 2 + 42 H 2 O + 36 ATP

Energia 36 ATP molekuli kujul (üle 60% energiast).

Mõtle ja vasta

1. Miks on mitokondrite hävimine rakus aktiivsuse taseme langus ja seejärel raku elutegevuse peatamine?

2. Mitu ATP molekuli tekib energia metabolismi tulemusena?

Selle võrrandi liitmisel glükolüüsi võrrandiga saame lõpliku võrrandi:

FROM 6 H 12 O 6 + 2 ADP + 2 H 3 RO 4 = 2 C 3 H 6 O 3 + 2 ATP + 2 H 2 O

2 C 3 H 6 O 3 + 6 O 2 + 36 ADP + 36 H 3 RO 4 = 6 CO 2 + 36 ATP + 42 H 2 O

____________________________________________________________________________________

FROM 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 38 ADP + 38 H 3 RO 4 = 6 CO 2 + 38 ATP + 44 H 2 O

FROM 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6 CO 2 + 38 ATP

KOKKU: energia kujul 38 ATP

KOKKUVÕTE:

Kõigi elusolendite kehas toimub iga päev, iga tund, iga sekund mingi protsess katabolism . Iga selle protsessi rikkumine võib põhjustada korvamatuid tagajärgi! Ja selleks, et seda protsessi ei häiritaks, on vaja: ...

on vaja puhast õhku, st. hapnikku.

toitaineid on vaja.

vaja on bioloogilisi katalüsaatoreid,

st ensüümid.

vaja on bioloogilisi aktivaatoreid,

need. vitamiinid.

• Oksüdatsiooni tulemusena säilib tasakaal orgaanilise aine sünteesi ja selle lagunemise vahel.
• CO2 kasutatakse karbonaatide moodustamiseks, akumuleerub settekivimitesse fotosünteesi protsessis.
• Atmosfääris säilib tasakaal hapniku ja süsinikdioksiidi vahel.

1 . Ventileerige ruumi pidevalt

kõndige rohkem õues.

2. Söö täisväärtuslikke valke, süsivesikuid, rasvu sisaldavaid toite.

3. Ära jäta toidust välja piimhappetooteid.

4. Ärge unustage vitamiine.

Jätkake soovitustega.

Meie õppetund on lõppenud ja ma tahan öelda:

See oli minu jaoks ilmutus, et...

- Täna tunnis mul õnnestus (ebaõnnestus) ...

Kodutöö:

lõige 22,

? Kuidas on anabolism ja katabolism ühes ainevahetusprotsessis omavahel seotud?

Ülesanded (lisa 2).

Probleemi lahendamine .

Ülesanne 1. Dissimilatsiooni käigus lõhustati 7 mol glükoosi, millest ainult 2 mol läbis täieliku (hapniku) lõhustamise. Määratlege:

a) mitu mooli piimhapet ja süsihappegaasi tekib sel juhul;

b) mitu mooli ATP-d sel juhul sünteesitakse;

c) kui palju ja millisel kujul on neisse ATP molekulidesse kogunenud energiat;

d) Mitu mooli hapnikku kulub tekkinud piimhappe oksüdatsioonile.

• Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Üldbioloogia klass 10-11. - M .: Bustard, 2007, - 367s.
• Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Sissejuhatus üldisesse bioloogiasse ja ökoloogiasse. 9. klass - M .: Bustard, 2006, - 304 lk.
• Kozlova T.A. Bioloogia temaatiline ja tundide planeerimine A.A. õpiku jaoks. Kamensky, E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik "Üldbioloogia: klass 10-11" - M .: Kirjastus "Eksam", 2006. - 286 lk.
• Pepeljajeva O.A., Suntsova I.V. Pourochnye areng üldbioloogias.
• 9. klass - M: "VAKO", 2009.- 462 lk.
• Lerner G. I. Bioloogia. Temaatilised koolitusülesanded. - M.: Eksmo, 2009. - 168s.