Лекция 2

Обмен веществ

к.б.н., доцент И.В. Андреева

План лекции 2

1.Понятие о метаболизме – обмене веществ и энергии

2.Окислительно-восстановительный потенциал живых систем

3.3 этапа катаболизма

4.Роль АТФ в клетке

5.Способы получения АТФ в клетке

6.Роль и функции митохондрий в клетке

Обмен веществ (ОВ) - метаболизм

Метаболизм представляет собой высоко координированную и целенаправленную клеточную активность, обеспеченную участием многих взаимосвязанных ферментативных систем, и включает два неразрывных процесса анаболизм и катаболизм.

ОВ выполняет три специализированные функции:

1.Энергетическая – снабжение клетки химической энергией,

2.Пластическая – синтез макромолекул как строительных блоков,

3.Специфическая – синтез и распад биомолекул, необходимых для выполнения специфических клеточных функций.

Схема взаимосвязи, разнонаправленных процессов метаболизма - анаболизма и катаболизма

Анаболизм и катаболизм – это два разнонаправленных, но взаимосвязанных

процессов живого организма, составляющих метаболизм, или обмен веществ.

Анаболизм

Анаболизм – это биосинтез белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и других макромолекул из малых молекул - предшественников. Поскольку он сопровождается усложнением структуры, то требует затрат энергии. Источником такой энергии является энергия АТФ.

Также для биосинтеза некоторых веществ (жирные кислоты, холестерол) требуются богатые энергией атомы водорода – их источником является НАДФН.

Молекулы НАДФН образуются в реакциях окисления глюкозо-6-фосфата в пентозном пути и

оксалоацетата малик-ферментом. В реакциях анаболизма НАДФН передает свои атомы водорода на синтетические реакции и окисляется до НАДФ.

Так формируется

НАДФ-НАДФН-цикл.

Катаболизм

Катаболизм – расщепление и окисление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Катаболизм сопровождается

высвобождением энергии, заключенной в сложной структуре веществ.

Большая часть высвобожденной энергии рассеивается в виде тепла.

Меньшая часть этой энергии "перехватывается" коферментами окислительных реакций НАД и ФАД, некоторая часть сразу используется для синтеза АТФ.

Запомнили:

•НАД и ФАД забирают энергию от окисляемых субстратов.

•И эти реакции называются

окислительно-восстановительными, которые осуществляют ферменты 1 класса - оксидоредуктазы.

В этих реакциях субстраты окисляются, отдают свои водороды на НАД или ФАД. А продуктами являются окисленные субстраты и восстановленные НАДН или ФАДН2 .

Окислительно-восстановительным эквивалентом живых организмов является атом водорода, или пара Н+ и ӗ

•Следует заметить, что атомы водорода, высвобождаемые в реакциях окисления веществ, могут использоваться клеткой только по двум направлениям:

•на анаболические реакции в составе НАДФН и

•на образование АТФ в митохондриях при окислении НАДН и ФАДН2.

Весь катаболизм условно подразделяется на три этапа: 1й происходит в кишечнике, а 2й и 3й этапы происходят в клетках.

Этапы катаболизма

I этап

Происходит в кишечнике (переваривание пищи) или в лизосомах при расщеплении уже ненужных молекул. При этом освобождается около 1% энергии,

заключенной в молекуле. Она рассеивается в виде тепла.