Ім'я файлу: ЗБТв221 Залюбівська обмін речовин.pptx
Розширення: pptx
Розмір: 1707кб.
Дата: 12.12.2022
скачати
Пов'язані файли:
курсовая мерчандайзинг.docx
ВАРІАНТ 3 ВІДПОВІДІ.docx
Реферат №1.docx
Система орфографічних вправ.doc
лаб 2 Карита.docx
лабораторна 3.docx
лабораторна 4.docx
ЕП-2.2 Федосенко.docx
Биполярный транзистор КТ3107 - StudentLib.com.doc
Практична робота 4 (1).doc
Практична робота 4 (2).doc
Практична робота 4 (3).doc
Практична робота 4 (4).doc
full_166850588223930.docx
ТЕМА 5.docx
курсовая важно!.docx
Новий Документ Microsoft Office Word (2).docx
Медовець О.І_стаття_Фарм.doc
СРСР.docx
Ендокрина_система_Скемська_Сніжана.docx
TPZSAP_lab_1.docx
Порівняння_Борисп_та_бровар_Правки_29_01.docx
Анілін (1).pptx
Фізіологія Тема: обмін речовин
Підготувала:
студентка групи ЗБТв221 Надія Залюбівська
зміст:

1. Термодинаміка живих систем

2. Активовані переносники

3. Каталіз метаболічних реакцій

4. Метаболічні шляхи

5. Регуляція метаболічних шляхів

6. Типи живлення

7. Дисиметрія

8. Катаболізм

8.1. Анаболізм

8.1.1. Біосинтез білків

8.1.2. Фотосинтез

8.1.3. Біосинтез вуглеводів (глюконеогенез та глікогенез)

8.1.4. Біосинтез ліпідів (ліпогенез)

9. Еволюція метаболізму

10. Аналоговий метаболізм


Майже всі метаболічні реакції пришвидшуються ферментами — каталізаторами білкової породи природи. Ферменти не тільки роблять можливим швидке протікання у клітині великої кількості реакцій, що за інших умов потребували би дуже високих температур або/і тиску, а й дозволяють регулювати їх за потреби. Реакції каталізовані ферментами часто об'єднуються у послідовності, де продукт однієї стає субстратом для наступної, такі серії реакцій називаються метаболічними шляхами. Метаболічні шляхи, своєю чергою, поєднуються між собою, утворюючи складні розгалужені сітки. Важливою характеристикою основних метаболічних шляхів та їх компонентів є те, що вони є спільними для більшості живих організмів, що свідчить про єдність походження живої природи. Проте певні особливості метаболізму має не лише кожен вид, а й окремі особини в межах виду. 1. Термодинаміка живих систем.
Частину енергії системи, що може виконувати роботу за незмінних тиску та температури називають вільною енергією Гіббса (G). Під час хімічної реакції зміну вільної енергії можна описати так: G = H - TS. де ΔН — зміна ентальпіїї, що відображає кількість утворених та зруйнованих зв'язків (негативна для реакцій, в яких виділяється тепло), T — абсолютна температура, ΔS — зміна ентропії. За стандартних умов і концентрації реагентів та продуктів реакції 1 моль/л зміна вільної енергії називається стандартною ΔG0.
Другий закон термодинаміки не порушується живими клітинами, тому що впорядковуючи себе, вони призводять до сильнішого розпорядкування навколишнього середовища
Якщо пряма реакція екзергонічна, як, наприклад, окиснення глюкози до вуглекислого газу та води (ΔG0 = −686 ккал/моль (2879 кДж/моль)), то зворотна обов'язково буде ендергонічною, тобто для реакції синтезу глюкози із вуглекислого газу та води ΔG0 = +686 ккал/моль. Зміна вільної енергії під час реакції залежить від її конкретного типу (тобто вмісту енергії у вихідних речовинах і продуктах), а також від того, наскільки далеко була система від термодинамічної рівноваги у початковий момент часу (тобто наскільки концентрації речовин відрізняються від рівноважних). Наприклад для реакції: aA + bB  cC + dD, (маленькими буквами позначені стехіометричні коефіцієнти) зміну вільної енергії можна виразити як функцію стандартної зміни вільної енергії ΔG0:

В реальних умовах живої клітини більшість хімічних реакцій ніколи не досягають рівноважного стану через те, що продукти постійно використовуються в інших реакціях або виділяються у середовище. Таким чином жива система перебуває у динамічно стабільному стані: у ній відбуваються неперервні зміни внаслідок току речовини та енергії, але основні показники підтримуються на сталому рівні. Наприклад глюкоза з одного боку поглинається з крові і використовується багатьма тканинами, з іншого — всмоктується із кишківника та мобілізується з місць її запасання. Внаслідок поєднання цих двох процесів її концентрація у крові залишається досить стабільною.

Багаторівнева відкрита гідроелектрична система — спрощена аналогія катаболічного шляху. Поживна речовина окиснюється в серії екзергонічних реакцій, енергія використовується для виконання корисної для клітини роботи. Оскільки кінцеві продукти постійно вилучаються, система ніколи не досягає стану рівноваги
2. Активовані переносники.
У більшості реакцій джерелом вільної енергії є розщеплення фосфодіестерних зв'язків аденозинтрифосфату. Як приклад можна розглянути фосфорилювання глюкози (перша реакція гліколізу):

Гідроліз АТФ дає багато енергії з двох причин. По-перше, це пов'язано із особливістю самої молекули: три фосфатні групи в молекулі АТФ мають негативний заряд і відштовхуються між собою, в такому стані її можна порівняти із стиснутою пружиною. Відщеплення одного фосфату — енергетично вигідний процес, як вистрілювання пружини. Тому стандартна зміна вільної енергії для гідролізу АТФ до АДФ має негативне значення −7,3 ккал/моль. Другою причиною є те, що співвідношення концентрацій АТФ/АДФ у клітині значно більше за рівноважне, тому в реальних умовах розщеплення одного моль АТФ дає приблизно 13 ккал енергії. Проте для проходження деяких реакцій, наприклад полімеризації нуклеотидів у нуклеїнову кислоту, цієї енергії недостатньо, тому відбувається відщеплення пірофосфату із утворенням АМФ, при цьому ΔG = −26 ккал/моль.
В метаболічних реакціях беруть участь також інші активовані переносники, наприклад нікотинові коферменти НАД+ та НАДФ+. Вони переносять електрони та протони, за цією здатністю коферменти не відрізняються між собою, проте вони мають дещо різні функції. НАД переважно використовується для реакцій окиснення, тому в клітині підтримується високе співвідношення окисненої і відновленої форми (НАД+/НАДН(H+)). Натомість НАДФ у більшості випадків діє як відновник завдяки низькому співвідношенню НАДФ+/НАДФН(H+. До інших активованих посередників належать ацетил-кофермент А, ФАДH2, каброксильнований біотин, S-аденозилметіонін, УДФ-глюкоза тощо. Більшість активованих переносників є похідними вітамінів. 3. Каталіз метаболічних реакцій.
Для нормальної життєдіяльності в клітині щосекунди повинна відбуватись безліч хімічних реакцій, проходження яких за нормальних умов може займати роки. Для їх пришвидшення використовуються ферменти — каталізатори білкової природи. Ферменти ніяк не випливають ΔG, вони не можуть зробити енерогонічні процеси екзергонічними, також вони не зміщують рівноваги реакції, а тільки прискорюють момент її наступання, при чому самі не змінюються у процесі. Ферменти високоспецифічні, зазвичай один фермент каталізує одну реакцію, і кожна реакція каталізуються одним ферментом, хоча є багато винятків. Активність багатьох ферментів може регулюватись. Крім білків роль каталізаторів у клітині можуть виконувати молекули РНК (рибозими), іони металів тощо.
ВПЛИВ ФЕРМЕНТУ НА ЕНЕРГІЮ АКТИВАЦІЇ РЕАКЦІЇ
4. Метаболічні шляхи.
Деякі шляхи забезпечують розщеплення складних органічних речовин і запасання енергії у формі хімічних зв'язків АТФ, в результаті чого його концентрація в клітині підтримується на досить високому рівні. Також в цих реакціях відновлюються НАД і НАДФ. Сукупність таких метаболічних шляхів називається катаболізмом (дисиміляція, енергетичний обмін). Інші шляхи полягають у синтезі складних молекул із простіших попередників (наприклад полімерів із мономерів), вони завжди потребують енергії і описуються загальним терміном анаболізм (асиміляція, пластичний обмін). Зв'язними ланками між катаболізмом та анаболізмом є АТФ та інші нуклеотидтрифосфати. Інколи виділяють ще так звані амфіоблічні шляхи — перехрестя катаболізму та анаболізму. Хоча уявлення про метаболізм як сукупність окремих шляхів зручне для його вивчення і систематизації, воно надто спрощене, щоби відповідати дійсності. Багато із проміжних продуктів є частиною кількох шляхів. Через це метаболізм найкраще описується як складна сітка взаємопов'язаних реакцій, в якій зміна концентрації навіть однієї речовини викликає суттєві наслідки у багатьох її частинах. 5. Регуляція Метаболічних шляхів.
Багато ключових ферментів метаболічних шляхів є алостеричними, тобто такими, що крім активного центру мають додатковий сайт для зв'язування регуляторних молекул, що змінюючи конформацію білка впливають на його активність. Алостеричні модулятори можуть бути як активуючими, так і інгібуючими. Оскільки одним із першочергових завдань метаболізму є підтримання гомеостазу (динамічної сталості внутрішніх умов), більшість його регуляторних шляхів організовані за принципом негативного зворотного зв'язку: метаболічний шлях пригнічується його кінцевим продуктом, що діє на один із перших ферментів цього шляху. Наприклад амінокислота ізолейцин синтезується із треоніну у п'ять кроків. Коли в клітині виробляється більше ізолейцину ніж потрібно для синтезу білків, його надлишок пригнічує перший фермент цього метаболічного шляху і синтез припиняється до того часу, поки концентрація амінокислоти не зменшиться.
Регулювання біосинтезу лейцину за механізмом негативного зворотного зв'язку. Кінцевий продукт (ізолейцин) діє як алостеричний інгібітор першого ферменту метаболічного шляху (треоніндеазмінази).
6. Типи живлення.
Організми, для яких джерелом високоенергетичних електронів є відновлені речовини середовища, називаються хемотрофами (тобто вони живляться хімічною енергією). Вони поділяються на хемоорганотрофів, що окиснюють органічні сполуки, та літотрофів, джерелом енергії для яких є неорганічні сполуки. Інша група організмів — фототрофи, також може використовувати як джерело електронів органічні або неорганічні речовини, проте енергію ці електрони здобувають під впливом світла, що переводить їх у збуджений стан. Дві найпоширеніші групи живих організмів це фотолітоавтотрофи, наприклад зелені рослини, водорості та ціанобактерії використовують енергію світла, воду як джерело електронів та вуглекислий газ для синтезу органічних речовин, і хемоорганогетеротрофи, такі як тварини, гриби і частина прокаріот, що отримують енергію, електрони і вуглець з органічних сполук. Рідше зустрічаються фотоорганогетеротрофи (пурпурові та зелені несірчані бактерії), хемолітоавтотрофи (залізобактерії, нітрифікуючі бактерії тощо) та міксотрофи, що можуть перемикатись із одного типу живлення на інший. 7. Дисиметрія.
Речовини, які відіграють в організмі вторинну роль - несуть функції обмінних, метаболіти, харчові запаси, екскрети - вже менше підпорядковуються правилу дотримання знаку і можуть, в залежності від умов, існувати в обох конфігураціях або у вигляді їх суміші - "рацемату". Речовини "небіологічного" знаку часто зустрічаються в антибіотиках, зокрема D-амінокислоти й цукри "неприродних" знаків деструктивно впливають на бактерії; вони отримуються іншими шляхами синтезу, а ніж природні. Дисиметрія спостерігається й у конформаціях біополімерів - "конструкцій", складених з хіральних молекул, тобто в наступних ланках ієрархії біологічних структур:

Дисиметрія прослідковується у всіх живих системах від бактерій до вищих організмів та людини у найрізноманітніших життєвих функціях й відправленнях, аж до психіки. А.Р. Кізель показав, що система основного обміну у всіх особин мають однаковий знак: індивідууми правої та лівої морфологічної структури споживають харчі одного знаку тощо.

Хіральність α-амінокислот
8. Катаболізм.
Підготовчий етап — перетравлення, розщеплення біополімерів до їх мономерів. Цей етап відбувається у травній системі, або внутрішньоклітинно у лізосомах. У хімічних реакціях не виділяється достатньої кількості енергії для синтезу АТФ, вся вона втрачається у формі тепла. Продуктами підготовчого етапу є амінокислоти, моносахариди, жирні кислоти, гліцерол та інші речовини. Безкисневий (анаеробний етап) — розщеплення мономерів до ще менших молекул, переважно ацетил-КоА, на цьому етапі у реакціях субстратного фосфорилювання синтезується певна кількість АТФ та відновлюється НАД або/і ФАД. Одним із основних метаболічних шляхів другого етапу аеробного дихання є гліколіз, у якому перетворюється глюкоза та інші сполуки. Кисневий (аеробний етап) включає цикл Кребса та електронтраспортний ланцюг, відбувається у мітохондріях. На цьому етапі органічні речовини окиснюються до вуглекислого газу, а всі відщеплені від них електрони та протони переносяться на кисень, внаслідок чого утворюється вода. На цьому етапі відбувається як субстратне, так і окисне фосфорилювання і синтезується найбільша кількість АТФ.
Основні етапи клітинного дихання на прикладі розщеплення глюкози (вихідні речовини на зеленому тлі, продукти (крім АТФ) — на рожевому)
8.1. анаболізм.
8.1.1. біосинтез білків.
8.1.2. фотосинтез.
8.1.3. Біосинтез вуглеводів (глюконеогенез та глікогенез).
8.1.4. Біосинтез ліпідів (ліпогенез).
9. Еволюція метаболізму.
З розвитком білкових каталізаторів активовані переносники мало змінились, оскільки вони вже були добре налаштовані на виконання своїх функцій. Їх нуклеотидна частина тепер використовується для взаємодії із певними амінокислотними послідовностями у складі ферментів. Наприклад НАДН може однаково успішно передавати електрони, незалежно від того, чи його аденіновий залишок приєднується до ділянки білка чи РНК. 10. Аналоговий метаболізм.

Аналоговий метаболізм - біологічний розклад стійкої за даних умов до біодеградації сполуки у присутності іншої структурноподібної сполуки, яка індукує необхідні для цього ензими.

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!
скачати

© Усі права захищені
написати до нас