Энергия и её получение из пищи. Основной секрет сыроедения. Получают энергию в основном за счет анаэробного гликолиза

Статья "Энергетический обмен" и презентация к ней

Разделы: Биология

Энергетический обмен.

Цели урока:

Выяснить, почему при окислении органических веществ высвобождается энергия;
Дать характеристику реакциям подготовительного обмена и гликолиза;
Раскрыть сущность кислородного этапа диссимиляции, определить роль митохондрий в его осуществлении;
Установить взаимосвязь между строением и функциями митохондрий.

Ход урока

Какие типы питания организмов вам известны?

- Гетеротрофное и автотрофное

Какие организмы называются автотрофными? Приведите примеры.

- Автотрофные организмы используют энергетически бедные вещества и энергию света.

Какие организмы называются гетеротрофными? Приведите примеры.

- Гетеротрофные организмы поглощают вещества, имеющие большой запас химической энергии.

Назовите основной источник энергии на Земле. Как аккумулируется эта энергия?

- Основной источник энергии на Земле- это Солнце. Солнечная энергия в результате сложного многоступенчатого процесса фотосинтеза аккумулируется в виде органических веществ- белков, жиров, углеводов и АТФ.

Животные организмы не способны использовать энергию света и получают её за счёт окисления органических соединений, поступающих с пищей. Для всех организмов характерен обмен веществ или метаболизм.

Вспомните, какие виды обмена веществ вам известны?

- Энергетический и пластический.

С поступлением пищи в организм начинается энергетический обмен. Он состоит из трёх этапов.

Этапы энергетического обмена:

Подготовительный
Бескислородный
Кислородное расщепление.

Первый этап – подготовительный.

Что происходит с органическими веществами в процессе пищеварения?

- Сложные органические вещества расщепляются до простых соединений или мономеров

Белки----------аминокислоты

Липиды--------глицерин + жирные кислоты

Углеводы------глюкоза

Мономеры вместе с кровью поступают в клетки, где претерпевают дальнейшие изменения.

Что такое анаболизм?

Что такое катаболизм?

Как взаимосвязаны анаболизм и катаболизм в едином процессе обмена веществ?

Наиболее энергетически ценными из органических веществ являются углеводы, в частности глюкоза. Образование АТФ происходит главным образом в митохондриях.

АТФ – важнейшее органическое соединение, обеспечивающее энергией все клеточные функции.

АТФ:	аденин ----------	рибоза ----------	3 остатка фосф. к-ты
	азотистое	углевод
	основание

Ковалентные полярные связи между остатками фосфорной кислоты в АТФ очень богаты энергией, поэтому они называются макроэргическими. Молекула АТФ может отщеплять от себя 3-й и 2-й фосфорные остатки, разрывая химические связи между ними. При этом она превращается сначала в АДФ, а затем в АМФ. Это превращение сопровождается выделением больщого количества энергии.

АТФ = АДФ + Н3РО4

АДФ = АМФ + Н3РО4

Второй этап – гликолиз.

Осуществляется без участия кислорода, поэтому его ещё называют бескислородный или неполное расщепление. Образуется промежуточный продукт – пировиноградную кислоту, которая в дальнейшем в животных клетках превращается в молочную кислоту.

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С3Н6О3 + 2АТФ +2Н2О
С6Н12О6 = 2С3Н4О3 +4Н + 2АТФ
С6Н12О6 = 2С3Н4О3 = 2С3Н6О3
Глюкоза	ПВК	Молочная	Кислота

Обязательными участниками гликолиза обязательно являются АДФ и Н3РО4. Оба эти вещества всегда имеются в клетке, так как они образуются в результате её жизнедеятельности. В процессе гликолиза из одной молекулы глюкозы образуются 2 молекулы АТФ.

Гликолиз – сложный многоступенчатый процесс, состоящий из 10 следующих друг за другом реакций. Каждую реакцию катализирует свой особый фермент. В результате освобождается небольшое количество энергии порядка 200 кДж/моль глюкозы. 60% данной энергии рассеивается в виде тепла, а 40% - идет на синтез АТФ.

В клетках человека и животных глюкоза расщепляется до молочной кислоты. Этот вид гликолиза присущ некоторым видам бактерий и грибков и лежит в основе приготовления кислого молока, простокваши, кефира и др. молочнокислых продуктов питания.

Дрожжевые грибки в процессе синтеза АТФ расщепляют глюкозу до Этилового спирта и СО2. Происходит спиртовое брожение. Промежуточные реакции гликолиза и спиртового брожения сходны, но конечные продукты различны. На спиртовом брожении основано приготовление вина, пива, кваса. Тесто, замешанное на дрожжах, даёт пористый, вкусный хлеб.

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2Н20 + 2АТФ

Выполнить задания:

Задание 1.

Сколько молекул глюкозы необходимо расщепить без участия кислорода, чтобы получить 18 молекул АТФ:

А) 18Б) 36В) 9Г) 27

Задание 2.

На первом этапе своего расщепления глюкоза:

А) окисляется до углекислого газа и водыБ) не изменяетсяВ) подвергается брожениюГ) расщепляется до двух трёхуглеродных молекул.

Третий этап– кислородное расщепдение.

Третий этап энергетического обмена – кислородное расщепдение. Данный этап происходит при участии кислорода и воды поэтому его ещё называют аэробное дыхание и гидролиз. Аэробное дыхание осуществляется в митохондриях. Для того, чтобы понять механизм аэробного дыхания, нужно вспомнить строение митохондрий.

(Один учащийся рассказывает о строении митохондрий.)

Аэробное дыхание связано с матриксом митохондрий и внутренней мембраной. В этом процесс принимают участие, кроме субстратов ещё

ферменты
молекулы-переносчики
молекулярный кислород
вода.

Основное условие нормального течения кислородного процесса - целостность митохондриальных мембран

В процессе аэробного дыхания расщеплению подвергается молочная кислота. Она проникает в митохондрии, где она полностью разрушается.

C3H6O3+3h3O=3CO2+12H

Этот процесс можно разделить на три стадии:

1) Окислительное декарбоксилирование

2) Цикл Кребса

3) Электронтранспортная цепь.

1). Окислительное декарбоксилирование. Пировиноградная кислота соединяется с веществом, которое называют коферментом А, в результате чего образуется ацетилкофермент А. При этом от пировиногадной кислоты отщепляются молекулы СО2 и атомы Н. Атомы водорода запасаются в виде НАД*Н2. НАД*Н2 направляется в дыхательную цепь митохондрии. СО2 удаляется в окружающую среду как побочный продукт реакции.

С3Н4О3 + КоА + НАД = СО2 + Ацетил-КоА + НАД*Н2

2). Цикл Кребса- цикл трикарбоновых кислот, назван в честь англ. учёного Ганса Кребса, открывшего этот процесс. Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий. При взаимодействии ацетил-КоА с щавелево-уксусной кислотой образуется лимонная кислота. Далее осуществляется ряд превращений, заканчивающихся образованием щавелево-уксусной кислоты для нового цикла. Кроме этого выделяется две молекулы СО2, одна молекула АТФ и четыре пары атомов Н. Водородные атомы присоединяются к НАД и попадают в дыхательную цепь.

3). Электронтранспортная цепь осуществляется на внутренней мембране митохондрий. Атомы водорода молекулами-переносчиками переносятся во внутреннюю митохондриальную мембрану, где они окисляются, т.е. теряют электроны.

Н - е = Н+

Электроны и ионы водорода с помощью молекул-переносчиков транспортируются в противоположные стороны: электроны – на внутреннюю сторону мембраны, а ионы водорода – на наружную сторону.

Неповреждённая митохондриальная мембрана для ионов непроницаема, поэтому на наружной стороне мембраны нарастает концентрация ионов водорода. Вследствие увеличения концентрации протонов эта сторона приобретает положительный заряд. Электроны в свою очередь молекулами переносчиками переправляются на внутреннюю мембрану, где они соединяются с кислородом.

О2 + е =О-2

Молекулярный кислород диффундирует в митохондрии из окружающей среды. Следовательно, катионы водорода и ионы кислорода по обе стороны мембраны создают разноимённо заряженное электрическое поле.

В некоторых участках мембраны встроены молекулы фермента, синтезирующего АТФ (АТФ-синтетаза). В молекуле АТФ-синтетазы имеется канал, через который могут пройти протоны водорода. Это происходит только в том случае, если разность потенциалов достигнет порядка 200мВ.При достижении этого значения протоны силой электрического поля проталкиваются через протонный канал в молекуле АТФ-синтетазы на внутреннюю сторону мембраны. На внутренней стороне мембраны протоны водорода взаимодействуют с ионами кислорода и образуют воду:

О-2 + 4Н+ = 2 Н2О

При прохождении ионов водорода через канал в молекуле АТФ-синтетазы происходит синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

Многие реакции кислородного расщепления сопровождаются освобождением энергии. В сумме это довольно большая величина -2600кДж на каждые 2 моля молочной кислоты. 45% этой энергии рассеивается в виде теплоты, а 55% - сберегается в виде АТФ.

Процесс кислородного расщепления выражается уравнением:

2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ+36Н3РО4= 6СО2 +6Н2О + 36АТФ+36Н2О

Просуммировав это уравнение с уравнением гликолиза получим итоговое уравнение:

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4= 2С3Н6О3 + 2АТФ+2Н2О

2С3Н6О3 +6О2 +36АДФ+36Н3РО4 = 6СО2+36АТФ+42Н2О

_____________________________________________________________

С6Н12О6+6О2+38АДФ+38Н3РО4=6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

Это уравнение показывает, что в результате полного расщепления глюкозы образуются конечные продукты распада – вода и углекислый газ, а самое главное – синтезируется 38 молекул АТФ, в которых запасается большая часть энергии.

Задание 1:

Окисление ПВК при аэробном дыхании происходит в:

A. хлоропластахB. цитоплазмеC. матриксеD. митохондриях

Задание 2: Ступенчатость окисления глюкозы позволяет:

A. Получить больше энергииB. Предохранить клетку от перегреваC. Экономнее расходовать кислородD. Сократить количество получаемой энергии.

Таким образом можно сделать выводы:

Синтез АТФ в процессе гликолиза не нуждается в мембранах. Он идёт в пробирке , если имеются все необходимые субстраты и ферменты.
Для осуществления кислородного процесса необходимо наличие неповреждённых митохондриальных мембран
Расщепление в клетке 1 молекулы глюкозы до СО2 и Н2О обеспечивает синтез 38 молекул АТФ

Закрепление:

Задание №1. Заполните пропуски в тексте:

Органические вещества образуются в растительных клетках из __________ и ________ в процессе ______________.

Животные получают эти вещества в _____________________________.

В клетках гетеротрофных организмов при _______________________ органических веществ их энергия переходит в энергию _______________. При этом гетеротрофные организмы выделяют _____________ и __________ .

Задание №2. Укажите пункт, в котором правильно записан процесс расщепления органических веществ в организме животного:

А) белки —> нуклеотиды —> углекислый газ и водаБ) жиры —> глицерин + жирные кислоты —> углекислый газ и водаВ) углеводы —> моносахариды —> дисахариды —> углекислый газ и водаГ) белки —> аминокислоты —> вода и аммиак.

Задание №3. На первом этапе своего расщепления глюкоза:

Задание №4. Окисление ПВК при аэробном дыхании происходит в:

A. хлоропластахB. цитоплазмеC. матриксеD. митохондриях

Задание №5. Ступенчатость окисления глюкозы позволяет:

A. Получить больше энергииB. Предохранить клетку от перегреваC. Экономнее расходовать кислородD. Сократить количество получаемой энергии

Задание №6. Где протекает синтез АТФ:

A. хлоропластахB. цитоплазмеC. матриксеD. митохондриях

Задание №7.Анаэробный гликолиз происходит в:

А) клетках мыщц при накоплении молочной кислотыБ) митохондриях при образовании АТфВ) эритроцитах человекаГ) хлоропластах в световой фазе

Задание №8. Получают энергию за счёт анаэробного гликолиза:

А) камбалаБ) бычий цепеньВ) глюкозаГ) воробей

Задание №9. Если сравнить АТФ с аккумулятором, то в каком случае “аккумулятор” заряжается, а каком разряжается.

Приложение

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Анаэробный гликолиз - Биологическая химия

В анаэробном процессе, не нуждающемся в митохондриальной дыхательной цепи, АТФ образуется за счет двух реакций субстратного фосфорилирования. В этих реакциях в расчете на 1 моль глюкозы образуется 4 моль АТФ; после вычитания 2 моль АТФ, потребляемых на начальных стадиях, получаем чистый выход АТФ при гликолизе — 2 моль АТФ на 1 моль глюкозы.

Гликолиз.

Суммарный результат гликолиза выражается следующим уравнением:Фигурирующая в этом уравнении неорганическая фосфорная кислота потребляется в реакции, катализируемой дегидрогеназой глицеральдегидфосфата.Аналогичный процесс у бактерий называют молочнокислым брожением: он лежит в основе приготовления многих кисломолочных продуктов. У дрожжей в анаэробных условиях имеет место сходный процесс — спиртовое брожение:Анаэробный гликолиз у животных и человека может происходить во многих типах клеток, но его значение для разных органов различно. В интенсивно работающих скелетных мышцах мощность механизма транспорта кислорода к митохондриям и мощность митохондриального аппарата синтеза АТФ оказываются недостаточными для обеспечения всей энергетической потребности; в этих условиях резко увеличивается анаэробный путь синтеза АТФ, и в мышцах накапливается молочная кислота: после ночного сна концентрация лактата в крови составляет 1-2 ммоль/л, а после тяжелой мышечной работы может достигать 20 ммоль/л. Особенно большое значение анаэробный гликолиз имеет при кратковременной интенсивной работе. Так, бег в течение примерно 30 с (дистанция около 200 м) полностью обеспечивается анаэробным гликолизом. При этом скорость анаэробного гликолиза довольно быстро уменьшается, а аэробного распада — увеличивается. Через 4-5 мин бега (дистанция около 1,5 км) энергия поставляется поровну аэробным и анаэробным процессами, а через 30 мин (около 10 км) — почти целиком аэробным процессом. В продолжение первой минуты работы благодаря анаэробному процессу достигается гораздо большая мощность, чем при дальнейшей работе. Отметим, что при длительной работе в аэробном процессе все в большей мере используется не глюкоза, а жирные кислоты (см. гл. 10).Эритроциты вообще не имеют митохондрий, и их потребность в АТФ целиком удовлетворяется за счет анаэробного гликолиза. Интенсивный гликолиз характерен также для клеток злокачественных опухолей. Меньшее значение этот процесс имеет для сердечной мышцы, мозга, почек.Отметим, что в живых тканях анаэробных условий не бывает. Определение «анаэробный» в термине «анаэробный распад» указывает лишь на то, что кислород в этом процессе не используется.Изоферменты лактатдегидрогеназы. Лактатдегидрогеназа представляет собой тетрамер, содержащий протомеры двух типов — М (от англ. muscle — мышца) и Н (от англ. heart — сердце). Известно пять изоферментов, различающихся набором протомеров: М4, M3Hp М2Н2, МгН3, Н4. Изоферментный состав разных органов неодинаков. Например, в скелетных мышцах преобладает изофермент М4, в сердечной мышце — Н4 (рис. 9.15). Изоферменты имеют разный суммарный заряд молекулы, что позволяет разделять их методом электрофореза и измерять активность (количество) каждого изофермента. При ряде заболеваний лактатдегидрогеназа появляется в крови; определив ее изоферментный состав, можно узнать, какой орган поражен. Этот метод используется в клинической практике для диагностики.

Ключевые слова: глюкоза, кислота, реакция, ферменты, человек

biohimija.ru

Энергия и её получение из пищи. Основной секрет сыроедения — truehealth.ru

Как именно мы добываем энергию из пищи? Какие процессы за этим стоят? Почему некоторые при переходе отмечают сильный упадок сил, а некоторые подъем? А почему сыроеды со стажем отмечают у себя постоянный большой прилив энергии при таком малокалорийном питании? Попробуем разобраться в этих вопросах.

Все внешние взаимодействия с окружающей средой и внутренние процессы живого организма расходуют энергию. Восполнение происходит извне: пища, дыхание, свет и т.д. В этой статье речь пойдет только об одном её источнике — еде.

Независимо от того, кормим мы себя, либо микроорганизмов нас населяющих, большая часть пищи идет на восполнение энергетических потерь. И лишь мизерная её доля предназначена для внутреннего строительства.

Еда — сырье для добычи энергии. В клетках любых животных содержатся миллионы микроорганизмов митохондрий. Именно они заряжают клетки энергией, в «обмен» на глюкозу, которая извлекается организмом из любого вида пищи, которую может «обработать» пищеварительная система и её населяющая микрофлора.

Глюкоза в результате взаимодействия с митохондриями, распадается (этот процесс назван гликолизом) и образует в клетках молекулы аденозинтрифосфаты (сокр. АТФ). Это универсальные источники энергии, которые используются во всех биохимических процессах в организме. Это и есть энергия в чистом её виде.

Т.е. АТФ в любом биологическом организме выполняют роль «батарейки», которую мы «заряжаем», «кормя» митохондрий глюкозой. И только после заряда клеток энергия может расходоваться организмом по мере надобности.

Анаэробный и аэробный гликолиз

Гликолиз может происходить двумя способами: анаэробным и аэробным. Попробую простыми словами описать разницу на примере «добычи» энергии из углеводов. Понимание этого процесса важно.

Углеводы, содержащиеся в пище, расщепляются в ЖКТ до глюкозы. В мышечных и в остальных тканях она утилизируется до молочной кислоты без участия кислорода. При этом из каждой молекулы глюкозы извлекается всего 2 молекулы АТФ. Далее, если организм оказывается не способным подвести нужное количество кислорода — молочная кислота не способна продолжить усвоение и поступит в кровь, а затем в печень, где будет восстановлена снова до глюкозы. Все это тоже требует затрат энергии. Это анаэробныйгликолиз.

Но если организм имеет чистые капилляры и более «сильный» обмен веществ судьба молочной кислоты иная — она начинает массово поглощать подводимый кислород, взамен выдавая много воды и углекислого газа (это т.н. цикл Кребса). В результате этого процесса образуется не 2 АТФ с одной молекулы глюкозы, а 38(!).Это полноценный цикл полного аэробного способа усвоения.

Как видите, разница существенна. Энергии в разы больше в чистом организме, способным доставить все необходимое в каждый участок тела!

Сумма всех процессов в клетках для заряда их энергией называют клеточным дыханием. И если оно нарушено, то сколько бы глюкозы не поступало, «выхлопа» будет не много. Подробнее об этих процессах при желании не сложно прочитать в интернете, информация не нова.

Энергия зависит не сколько от количества пищи, сколько от качества её усвоения!

Основной секрет энергии сыроеда

Когда преобладает анаэробный обмен, поступающих с пищей углеводов недостаточно для покрытия расхода энергии. Организм будет вынужден «добывать» глюкозу из белков и жиров. Что не только более энергозатратно, но и оставит после кучи мусора. Который либо скапливается, либо выводится с трудом. В итоге мы используем жиры и белки не по их прямому назначению — как строительные кирпичики для тела, а в качестве источника энергии! И появляется зависимость от большого количества мяса, круп, молочки в традиционной кухне и орехов со злаками в сыроедческой.

Когда микрофлора «устоится», основным поставщиком глюкозы для сыроеда станет клетчатка, «переваренная» эшерихиями, дружественными нам микроорганизмами в ЖКТ. Так же в питании сыроеда значительно больше углеводов, чем в традиционной кухне. И полностью исчезает надобность в белках и жирах, как источнике энергии. Исчезают все пищевые источники отходов и загрязнений. Отсюда и объясняется разительное преимущество в достижении аэробного обмена во всем теле.

Сыроедение дает энергетически максимальный КПД усвоения пищи. В этом и заключается основной секрет эффективности такого питания.

Роль аэробного обмена для сыроеда

Я хочу обратить внимание вот на что: аэробный кпд усвоения возможен и без сыроедения. Спорт с аэробными нагрузками, закаливание, периодические голодания и т.д. тоже отлично «чистят» сосуды и капилляры. Но именно движение является решающим фактором. Мы так устроены: давления сердца не хватает для кровоснабжения всех уголков организма. Только движущийся человек, за счет мышечной активности, способен поддерживать должный обмен веществ по всему телу. Увы, не «заточила» нас природа под диваны и удобные кресла авто. Сыроедение же не столько прочищает все дальние уголки тела, сколько не загрязняет их.

Даже «как попало» питающиеся люди, но с преобладающим аэробным обменом, имеют гораздо крепче здоровье и энергетику, нежели сыроеды, которые не двигаются! Во многих трактатах обещают бегать часами и купаться в проруби, стоит только начать яблоки есть, но это не осуществится у «анаэробников». Можно годами кушать сырую пищу, но так и не настроить в себе полноценный углеводный обмен.

Попробуйте проследить за успешными сыроедами. Быстро и безболезненно переходят те, у которых приобладает именно аэробный обмен. Те, кто с детства приучен к спорту или к закалке. Или те, кто периодически голодает. У них нет такой нехватки энергии как у ведущих «телевизоро-диванный» образ жизни. У них не наблюдается сильного падения сил на переходе, меньше недомоганий, мерзлявости и прочих «радостей». Многое из того, что происходит с сыроедом при переходе — это не излечивающий криз, а результат попросту нехватки энергии! Неспособность организма полноценно её получать! Причины его уже становятся понятными — лишение привычных источников для «добычи» АТФ и преобладание анаэробного обмена в теле. И если первая проблема решится после «встряски» микрофлоры, то со второй придется повозиться даже сыроедам.

Всего комментариев: 28

truehealth.ru

Анаэробный гликолиз

Энергетика Анаэробный гликолиз
просмотров - 221

Метаболизм глюкозы

В зависимости от функционального состояния организма, клетки органов и тканей могут находиться как в условиях достаточного снабжения кислородом, так и испытывать его недостаток, то есть находится в условиях гипоксии. В случае если катаболизму подвергается глюкоза, то процесс принято называть ГЛИКОЛИЗОМ, если распадается глюкозный остаток гликогена –ГЛИКОГЕНОЛИЗОМ. В связи с этим катаболизм углеводов может рассматриваться с двух позиций:

1.В АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ

2.В АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ.

АНАЭРОБНЫЙ ГЛИКОЛИЗ протекает в цитоплазме клеток. Окисление глюкозы всегда завершается образованием конечного продукта этого процесса - молочной кислоты.

Окисление глюкозы в тканях начинается с образования глюкозо-6-фосфата. Дальнейшее окисление углеводов в тканях, как в ана-, так и в аэробных условиях полностью совпадает до стадии образования пирувата.

Процесс анаэробного гликолиза сложный и многоступенчатый. Условно его можно разделить на 2 стадии:

-первая стадия заканчивается образованием из гексозы двух триоз: -диоксиацетонфосфата и глицеральдегид-3-фосфата.

-Вторая стадия принято называть стадией гликолитической оксидоредукции. Эта стадия катаболизма наиболее важная, поскольку она сопряжена с образованием АТФ, за счёт реакций субстратного фосфорилирования, окислением глицральдегид -3-фосфата͵ восстановлением пирувата до лактата.

В процессе окисления глюкозы было израсходовано 2 молекулы АТФ (гексокиназная и фосфофруктокиназная реакции). С этапа образования триоз идёт одновременное их окисление. В результате этих реакций образуется энергия в виде АТФ за счёт реакций субстратного фосфорилирования (глицераткиназная и пируваткиназная реакции).

На этапе гликолитической оксидоредукции идёт окисление глицеральдегид-3-фосфата в присутствии НЗРО4 и НАД-зависимой дегидрогеназы, которая при этом восстанавливается до НАДН2. Митохондрии в анаэробных условиях блокированы, в связи с этим выделенные в результате окисления молекулы НАДН2 находится в среде до тех пор, пока не образуется субстрат, способный принять их. Пируват, принимая НАДН2, восстанавливается до лактата͵ завершая тем самым внутренний-окислительно-восстановительный этап гликолиза. НАД- окисленный выделяется и может вновь участвовать в окислительном процессе, выполняя роль переносчиков водорода.

3 реакции гликолиза являются необратимыми:

1. гексокиназная.

2. фосфофруктокиназная.

3. пируваткиназная.

Энергетический эффект окисления 1 молеклы глюкозы составляет 2 АТФ.

Биологическая роль анаэробного гликолиза - энергетическая.

Анаэробный гликолиз является единственным процессом, продуцирующим энергию в форме АТФ в клетке в бескислородных условиях. В эритроцитах гликолиз является единственным процессом, продуцирующим АТФ и поддерживающим биоэнергетику, для сохранения их функции и целостности.

Аэробный гликолиз (гексозодифосфатный путь)

Это классический путь аэробного катаболизма углеводов в тканях протекает в цитоплазме до стадии образования пирувата и завершается в митохондриях с образование конечных продуктов АТФ и Н2О и выделением CO2.

Когда в клетки начинает поступать кислород - происходит подавление анаэробного гликолиза. При этом снижается потребление глюкозы, блокируется образование лактата. Эффект торможения анаэробного гликолиза дыханием получил название эффекта Пастера. Окисление углеводов до стадии образования пирувата происходит в цитоплазме клеток. Затем пируват поступает в митохондрии, где в матриксе подвергается дальнейшему окислению. В результате реакции окислительного декарбоксилирования образуется ацетил-КоА который, в дальнейшем окисляется с участием ферментов цикла Кребса и сопряженных с ним ферментов цепи переноса электронов (ЦПЭ).

Происходит образование конечных продуктов (СО2 и Н2О), выделяется энергия в форме АТФ.

Н2О образуется на этапе превращения:

1. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА

2. 2-ФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ КИСЛОТЫ

3. ПИРУВАТА

4. Альфа- КЕТОГЛУТАРОВОЙ КИСЛОТЫ

5. СУКЦИНАТА

4. ИЗОЦИТРАТА

7. МАЛАТА

СО2 образуется на этапе превращения:

1. ПИРУВATА

2. ОКСАЛОСУКЦИНАТА

3. Альфа - КЕТОГЛУТАРОВОЙ КИСЛОТЫ.

АТФ образуется:

А. За счёт реакций СУБСТРАТНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ на этапе превращения:

1. 1,3-ДИФОСФОГЛИЦЕРИНОВОЙ К-ТЫ

2. 2-ФОСФОЕНОЛПИРУВАТА

3. СУКЦИНИЛА-КОА

В. За счёт реакций ОКИСЛИТЕЛЬНОГОФОСФОРИЛИРОВАНИЯ на этапе превращения:

1. ГЛИЦЕРАЛЬДЕГИД-3-ФОСФАТА

2. ПИРУВАТА

3. ИЗОЦИТРАТА

4. альфа – КЕТОГЛУТАРОВОЙ КИСЛОТЫ

5. СУКЦИНАТА

6. МАЛАТА.

Энергетический эффект окисления глюкозы в аэробных условиях составляет 38 АТФ, глюкозного остатка гликогена 39 АТФ.

Энергетический обмен. Анаэробный гликолиз

Тема: Энергетический обмен. Анаэробный гликолиз

Задачи:

Дать характеристику различным формам биологического окисления, разобрать анаэробный путь окисления - гликолиз

Биологическое окисление и горение

Обмен веществ (метаболизм) = ассимиляции + диссимиляции

Органические вещества пищи являются основным источником не только материи , но и энергии для жизнедеятельности клеток организма. При образовании сложных органических молекул была затрачена энергия, потенциально она находится в форме образованных химических связей. В результате реакций энергетического обмена происходит окисление сложных молекул до более простых и разрушение химических связей, при этом происходит высвобождение энергии.

Биологическое окисление в клетках происходит с участием О 2 :

А + О 2  АО 2

и без его участия, за счет дегидрирования или переноса электронов от одного вещества к другому:

АН 2 + В  А + ВН 2 , где вещество А окисляется за счет вещества В;

Fe 2 +  Fe 3 + + e - , где двухвалентное железо окисляется до трехвалентного.

I. С3Н4О3  СО2 + СН3СОН (уксусный альдегид)

II. СН3СОН + НАД·Н2  С2Н5ОН + НАД+

У животных и некоторых бактерий при недостатке О2 происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты:

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

Третий этап энергетического обмена — кислородное окисление , или дыхание , происходит в митохондриях. Пировиноградная кислота проникает в митохондрии, происходит ее дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) с образованием двухуглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса (рис. 299). Здесь происходит дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. В результате на каждую разрушенную моль ПВК из митохондрии удаляется 3 моль СО2, образуется 5 пар атомов водорода, связанных с переносчиками (4 НАДН2, ФАДН2), а также моль АТФ.

Суммарная реакция гликолиза и разрушения ПВК в митохондриях до водорода и углекислого газа выглядит следующим образом:

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

2АТФ образуются при гликолизе, две — в цикле Кребса; 2 пары атомов (2НАД·Н2)образовались при гликолизе, 10 пар — в цикле Кребса.

Рис.299. Цикл Кребса.

Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием О2 до Н2О с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Этот процесс происходит на внутренней мембране митохондрий. Водород передается по трем большим ферментным комплексам дыхательной цепи (флавопротеин, кофермент Q , цитохромы), расположенным во внутренней мембране митохондрий. У водорода отбираются электроны, а протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода. Электроны передаются по ферментам дыхательной цепи на цитохромоксидазу . Когда разность потенциалов на внешней и внутренней стороне внутренней мембраны достигает 200 мВ, протоны (12Н2) проходят через канал фермента АТФ-синтетазы и с помощью цитохромоксидазы происходит восстановление кислорода до воды (12Н2О) с выделением энергии, часть которой (55%) запасается в форме 34АТФ (рис. 300).

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

Если внутренняя мембрана повреждена, то окисление НАДН2 продолжается, но не работает АТФ-синтетаза и образования АТФ не происходит, вся энергия выделяется в форме тепла.

Биологическое окисление и горение

Процесс энергетического обмена можно разделить на три этапа:

на первом этапе происходит пищеварение, то есть сложные органические молекулы расщепляются до мономеров;

на втором происходит бескислородное окисление этих мономеров;

последнем этапе происходит окисление с участием кислорода в митохондриях.

Процесс энергетического обмена можно разделить на три этапа: на первом этапе происходит пищеварение, то есть сложные органические молекулы расщепляются до мономеров, на втором происходит бескислородное окисление этих мономеров — гликолиз, и на последнем этапе происходит окисление с участием кислорода в митохондриях.

Подготовительный этап. Под действием ферментов пищеварительного тракта или ферментов лизосом белковые молекулы расщепляются до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Вся энергия при этом рассеивается в виде тепла.

Гликолиз, или бескислородное окисление. Окисление глюкозы в клетках без участия кислорода происходит путем дегидрирования, акцептором Н служит кофермент НАД+. Реакции протекают в цитоплазме , глюкоза с помощью 10 ферментативных реакций превращается в 2 молекулы ПВК — пировиноградной кислоты и образуется восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2 никотинамидаденин-динуклеотида. При этом образуется 200 кДж энергии, 120 рассеивается в форме тепла, 80 кДж запасается в форме 2 моль АТФ:

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ 

2 С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия О2 в клетке, если О2 нет, происходит анаэробное дыхание , причем у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение , при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:

I. С3Н4О3  СО2 + СН3СОН (уксусный альдегид)

II. СН3СОН + НАД·Н2  С2Н5ОН + НАД+

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

Рис.299. Цикл Кребса.

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

Биологическое окисление и горение

Подготовительный этап.

Под действием ферментов пищеварительного тракта или ферментов лизосом

Сложные органические молекулы расщепляются:

белки до ….

жиры — до ….

углеводы — до ….

нуклеиновые кислоты — ….

Вся энергия при этом рассеивается в виде тепла.

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ 

2 С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2

I. С3Н4О3  СО2 + СН3СОН (уксусный альдегид)

II. СН3СОН + НАД·Н2  С2Н5ОН + НАД+

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

Рис.299. Цикл Кребса.

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

Биологическое окисление и горение

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ 

2 С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2

I. С3Н4О3  СО2 + СН3СОН (уксусный альдегид)

II. СН3СОН + НАД·Н2  С2Н5ОН + НАД+

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

Рис.299. Цикл Кребса.

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

Биологическое окисление и горение

Гликолиз, или бескислородное окисление.

Окисление глюкозы в клетках без участия кислорода происходит путем дегидрирования, акцептором Н служит кофермент НАД + . Реакции протекают в цитоплазме, глюкоза с помощью 10 ферментативных реакций превращается в 2 молекулы ПВК — пировиноградной кислоты и образуется восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н 2 (никотинамидаденин-динуклеотида).

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ 

2 С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2

I. С3Н4О3  СО2 + СН3СОН (уксусный альдегид)

II. СН3СОН + НАД·Н2  С2Н5ОН + НАД+

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

Рис.299. Цикл Кребса.

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

При этом образуется 200 кДж энергии, 120 рассеивается в форме тепла, 80 кДж запасается в форме 2 моль АТФ:

С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 + 2НАД + 

2 С 3 Н 4 О 3 + 2АТФ + 2Н 2 О + 2НАД·Н 2

Биологическое окисление и горение

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия О 2 в клетке.

Если О 2 нет, происходит анаэробное брожение (дыхание) , причем у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение , при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:

С3Н4О3 + НАД·Н2  С3Н6О3 + НАД+

С6Н12О6 + 6Н2О  6СО2 + 4АТФ + 12Н2

Рис.299. Цикл Кребса.

Рис. 300. Дыхательная цепь и АТФ-синтетаза.

Суммарная реакция энергетического обмена выглядит так:

С6Н12О6 + 6О2  6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт

I. 2С 3 Н 4 О 3  2СО 2 + 2СН 3 СОН (уксусный альдегид)

II. 2СН 3 СОН + 2НАД·Н 2  2С 2 Н 5 ОН + 2НАД +

Биологическое окисление и горение

У животных и некоторых бактерий при недостатке О 2 происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты:

**Тест 1. На подготовительном этапе энергетического обмена происходит:

Гидролиз белков до аминокислот.

Гидролиз жиров до глицерина и карбоновых кислот.

Гидролиз углеводов до моносахаридов.

Гидролиз нуклеиновых кислот до нуклеотидов.

Тест 2. Обеспечивают гликолиз:

Ферменты пищеварительного тракта и лизосом.

Ферменты цитоплазмы.

Ферменты цикла Кребса.

Ферменты дыхательной цепи.

Тест 3. В результате бескислородного окисления в клетках у животных при недостатке О2 образуется:

ПВК.

Молочная кислота.

Этиловый спирт.

Ацетил-КоА.

Тест 4. В результате бескислородного окисления в клетках у растений при недостатке О2 образуется:

ПВК.

Молочная кислота.

Этиловый спирт.

Ацетил-КоА.

Тест 5. При гликолизе моль глюкозы образуется всего энергии:

200 кДж.

400 кДж.

600 кДж.

800 кДж.

Тест 6. Три моль глюкозы подверглось гликолизу в животных клетках при недостатке кислорода. При этом углекислого газа выделилось:

3 моль.

6 моль.

12 моль.

Углекислый газ в животных клетках при гликолизе не выделяется.

***Тест 7. К биологическому окислению относятся:

Окисление вещества А в реакции: А + О2  АО2.

Дегидрирование вещества А в реакции: АН2 + В  А + ВН2.

Потеря электронов ( Fe 2+ в реакции Fe 2+  Fe 3+ + е- ).

Приобретение электронов ( Fe 3+ в реакции Fe 2+  Fe 3+ + е- ).

**Тест 8. Реакции подготовительного этапа происходят:

В пищеварительном тракте.

В митохондриях.

В цитоплазме.

В лизосомах.

Тест 9. Энергия, которая выделяется в реакциях подготовительного этапа:

Рассеивается в форме тепла.

Запасается в форме АТФ.

Большая часть рассеивается в форме тепла, меньшая — запасется в форме АТФ.

Меньшая часть рассеивается в форме тепла, большая — запасется в форме АТФ.

Тест 10. Энергия, которая выделяется в реакциях гликолиза:

Рассеивается в форме тепла.

Запасается в форме АТФ.

120 кДж рассеивается в форме тепла, 80 кДж — запасется в форме АТФ.

80 кДж рассеивается в форме тепла, 120 кДж — запасется в форме АТФ.

2С 3 Н 4 О 3 + 2НАД·Н 2  2С 3 Н 6 О 3 + 2НАД +

Повторение. Какие ответы верны:

**Тест 1. На подготовительном этапе энергетического обмена происходит:

Гидролиз белков до аминокислот.
Гидролиз жиров до глицерина и карбоновых кислот.
Гидролиз углеводов до моносахаридов.
Гидролиз нуклеиновых кислот до нуклеотидов.

Тест 2. Обеспечивают гликолиз:

Ферменты пищеварительного тракта и лизосом.
Ферменты цитоплазмы.
Ферменты цикла Кребса.
Ферменты дыхательной цепи.

Тест 3. В результате бескислородного окисления в клетках у животных при недостатке О 2 образуется:

ПВК.
Молочная кислота.
Этиловый спирт.
Ацетил-КоА.

Повторение. Какие ответы верны:

Тест 4. В результате бескислородного окисления в клетках у растений при недостатке О 2 образуется:

ПВК.
Молочная кислота.
Этиловый спирт.
Ацетил-КоА.

Тест 5. При гликолизе моль глюкозы образуется всего энергии:

200 кДж.
400 кДж.
600 кДж.
800 кДж.

3 моль.
6 моль.
12 моль.
Углекислый газ в животных клетках при гликолизе не выделяется.

Повторение. Какие ответы верны:

**Тест 7. К биологическому окислению относятся:

Окисление вещества А в реакции: А + О 2  АО 2 .
Дегидрирование вещества А в реакции: АН 2 + В  А + ВН 2 .
Потеря электронов ( Fe 2 + в реакции Fe 2 +  Fe 3 + + е - ).
Приобретение электронов ( Fe 3 + в реакции Fe 3 + + е -  Fe 2 + ).

**Тест 8. Реакции подготовительного этапа происходят:

В пищеварительном тракте.
В митохондриях.
В цитоплазме.
В лизосомах.

Тест 9. Энергия, которая выделяется в реакциях подготовительного этапа:

Рассеивается в форме тепла.
Запасается в форме АТФ.
Большая часть рассеивается в форме тепла, меньшая — запасется в форме АТФ.
Меньшая часть рассеивается в форме тепла, большая — запасется в форме АТФ.

Повторение. Какие ответы верны:

Тест 10. Энергия, которая выделяется в реакциях гликолиза:

Рассеивается в форме тепла.
Запасается в форме АТФ.
120 кДж рассеивается в форме тепла, 80 кДж — запасается в форме АТФ.
80 кДж рассеивается в форме тепла, 120 кДж — запасается в форме АТФ.

Дайте краткие ответы на вопросы:

Что такое ассимиляция (определение)?
Что такое диссимиляция (определение)?
Какие организмы называются автотрофами (определение)?
На какие группы делятся автотрофы?
Какие организмы называются гетеротрофами?
Какие три этапа энергетического обмена вам известны?
Продукты гидролиза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот на подготовительном этапе?

Что такое ассимиляция (определение)?

Что такое диссимиляция (определение)?

Какие организмы называются автотрофами (определение)?

На какие группы делятся автотрофы?

Какие организмы называются гетеротрофами?

Какие три этапа энергетического обмена вам известны?

Продукты гидролиза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот на подготовительном этапе?

Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе энергообмена?

Где расположены ферменты бескислородного этапа энергообмена?

Какие продукты и сколько энергии образуется при гликолизе?

Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе энергообмена? Где расположены ферменты бескислородного этапа энергообмена? Какие продукты и сколько энергии образуется при гликолизе? Что такое ассимиляция (определение)? Что такое диссимиляция (определение)? Какие организмы называются автотрофами (определение)? На какие группы делятся автотрофы? Какие организмы называются гетеротрофами? Какие три этапа энергетического обмена вам известны? Продукты гидролиза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот на подготовительном этапе? Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе энергообмена? Где расположены ферменты бескислородного этапа энергообмена? Какие продукты и сколько энергии образуется при гликолизе?

Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе энергообмена?
Где расположены ферменты бескислородного этапа энергообмена?
Какие продукты и сколько энергии образуется при гликолизе?

Что такое ассимиляция (определение)?

Что такое диссимиляция (определение)?

Какие организмы называются автотрофами (определение)?

На какие группы делятся автотрофы?

Какие организмы называются гетеротрофами?

Какие три этапа энергетического обмена вам известны?

Продукты гидролиза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот на подготовительном этапе?

Что происходит с энергией, выделяющейся на подготовительном этапе энергообмена?

Где расположены ферменты бескислородного этапа энергообмена?

Какие продукты и сколько энергии образуется при гликолизе?

multiurok.ru

Хемосинтез, гликолиз, брожение, дыхание

ХЕМОСИНТЕЗ

Хемосинтез можно определить как тип питания бактерий, основанный на усвоенииза счет окисления неорганических соединений. Хемосинтезом также можно назвать процесс синтеза органических соединений из неорганических за счет химической энергии, получаемой при окислении неорганических веществ (серы, сероводорода, железа, аммиака, нитритов).

Наибольшее значение имеют нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой, а затем до азотной кислоты:

xemosintez

Железобактерии превращают закисное железа в окисное:

xemosintez2

Серобактерии окисляют сероводород до серы или серной кислоты:

xemosintez3

В результате окисления выделяется энергия, которая запасается бактериями в виде АТФ. Основное отличие хемосинтеза от фотосинтеза заключается в том, что не используется энергия света и не выделяется кислород.

ГЛИКОЛИЗ

Это сложный ферментативный процесс последовательных превращений глюкозы, протекающий в тканях человека и животных без потребления кислорода. В анаэробных условиях в животном организме гликолиз является единственным процессом, поставляющим энергию. Именно благодаря процессу гликолиза организм человека и животных определенный период времени может осуществлять ряд физиологический функций в условиях недостатка кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота (ее соли называются лактатами). В процессе гликолиза, происходящего в цитоплазме клетки, образуется АТФ. Суммарное уравнение гликолиза можно изобразить следующим образом:

glicoliz

Обращаем внимание на следующий факт: в суммарном уравнении гликолиза указан общий полезный выход АТФ — на самом деле образуются 4 молекулы АТФ, но 2 молекулы АТФ тратятся на расщепление новой молекулы глюкозы.

В тех случаях, когда гликолиз протекает в присутствии кислорода, говорят об аэробном гликолизе. В этом случае распад глюкозы до промежуточного продукта анаэробного гликолиза — пировиноградной кислоты — можно рассматривать как первую стадию дыхания — окисления глюкозы до конечных продуктов: углекислого газа и воды.

БРОЖЕНИЕ

Это анаэробный ферментативный окислительно-восстановительный процесс превращения органического вещества, в результате которого организм получает энергию. Брожению могут подвергаться спирты, аминокислоты, органические кислоты, но чаще всего углеводы. В зависимости от вещества, подвергающегося брожению, и полученных конечных продуктов, выделяют следующие типы брожения: спиртовое, молочнокислое, пировиноградное, маслянокислое. По названиям брожения получили названия и бактерии, которые вызывают соответствующий процесс. Брожение играет важную роль в круговороте веществ в природе, осуществляя анаэробное разложение органического вещества, особенно целлюлозы. Некоторые типы брожения, вызываемые микроорганизмами, имеют большое практическое значение: спиртовое брожение — в виноделии, пивоварении и в получении топлива; молочнокислое — для получения кисломолочных продуктов и молочной кислоты; пропионовокислое — в сыроделии; ацетонобутиловое — для получения растворителей.

ДЫХАНИЕ

Большинство животных и растительных клеток в норме находятся в аэробных условиях и всю энергию получают в результате полного окисления органического «топлива» до углекислого газа и воды. Это происходит в результате окисления пирувата, образовавшегося в процессе гликолиза, до ацетил-КоА, который окончательно окисляется до СО2 и Н2О в цикле Кребса (цикле трикарбоновых кислот), происходящем в матриксе митохондрий. В результате аэробного (кислородного) окисления одной молекулы глюкозы синтезируется 38 молекул АТФ.

Источник: А.Г. Лебедев "Готовимся к экзамену по биологии"

xn--90aeobapscbe.xn--p1ai

Энергетический баланс гликолиза в аэробных и анаэробных условиях. — КиберПедия

Выход АТФпри аэробном гликолизе (см. реакции гликолиза ):

8АТФ = -2АТФ + 4АТФ + 6АТФ (из 2НАДН2)

Баланс АТФ при анаэробном гликолизе:катаболизм 1 моль глюкозы без участия митохондриальной дыхательной цепи сопровождается синтезом 2 АТФ.

Возможные дальнейшие пути преобразования пирувата.

У многих микроорганизмов, растущих в анаэробных условиях, гликолиз является основным катаболическим путем, предназначенным для извлечения энергии из углеводных субстратов; дальнейшие превращения пирувата приводят к образованию определенных конечных продуктов метаболизма - продуктов брожения. Химическая природа этих продуктов зависит от вида микроорганизма и условий протекания процесса, в которых один и тот же микроорганизм осуществляет брожение.

Основными типами брожений, широко распространенными в природе, являются спиртовое, молочнокислое, маслянокислое.

Спиртовое брожение осуществляется дрожжами рода Saccharomyces и дрожжеподобными организмами (Monilinia, Oidium и др.), а также некоторыми микромицетами. Этанол способны продуцировать и клетки высших растений, если они находятся в среде, лишенной кислорода.

Превращение пирувата в этанол идет в двух последовательных реакциях. В первой происходит его декарбоксилирование.

Реакция полностью необратима; она катализируется пируватдекарбоксилазой, которая содержит в качестве кофермента тиаминпирофосфат (ТРР).

Вторая реакция состоит в восстановлении ацетальдегида в этанол за счет NADH. Эта окислительно-восстановительная реакция катализируется алкогольдегидрогеназой:

Суммарная реакция спиртового брожения имеет следующий вид:

При спиртовом брожении, вызываемом дрожжами, используются только гексозы, а пентозы не сбраживаются. Легче всего дрожжи сбраживают глюкозу и фруктозу, значительно труднее — маннозу и особенно галактозу. Сахароза и мальтоза сбраживаются только после предварительного гидролиза до гексоз Лактозу сбраживают только особые дрожжи Saccharomyces fragilis, содержащие β-галактозидазу, которая гидролизует этот дисахарид, с образованием глюкозы и галактозы.

Высокомолекулярные полисахариды (крахмал, инулин, гемицеллюлозы, целлюлоза) и продукты их неполного гидролиза не сбраживаются дрожжами, поскольку они не способны проникать через клеточные мембраны, а сами дрожжи не синтезируют ферменты, которые могли бы выделиться в окружающую среду, и осуществить гидролиз этих полисахаридов до сбраживаемых сахаров.

Молочнокислое брожение отличается от спиртового тем, что пируват не декарбоксилируется как при спиртовом брожении, а непосредственно восстанавливается лактатдегидрогеназой с участием NADH+Н+.

Лактат не является конечным продуктом метаболизма, удаляемым из организма. Это вещество выводится в кровь и утилизируется, превращаясь в печени в глюкозу, или при доступности кислорода превращается в пируват, который вступает в общий путь катаболизма, окисляясь до СО2 и Н2О.

Маслянокислое брожение. Возбудителями маслянокислого брожения являются бактерии рода Clostridium. Суммарное уравнение маслянокислого брожения:

cyberpedia.su

Энергия и её получение из пищи. Основной секрет сыроедения. Получают энергию в основном за счет анаэробного гликолиза

Статья "Энергетический обмен" и презентация к ней

Анаэробный гликолиз - Биологическая химия

Энергия и её получение из пищи. Основной секрет сыроедения — truehealth.ru

Анаэробный и аэробный гликолиз

Основной секрет энергии сыроеда

Роль аэробного обмена для сыроеда

Всего комментариев: 28

Анаэробный гликолиз

Энергетика Анаэробный гликолиз просмотров - 221

Читайте также

Энергетический обмен. Анаэробный гликолиз

Хемосинтез, гликолиз, брожение, дыхание

Энергетический баланс гликолиза в аэробных и анаэробных условиях. — КиберПедия

Энергетика Анаэробный гликолиз
просмотров - 221