Биологиялық тотығудың схемасы

Презентация

3 кредит

Тақырыбы: Биоэнергетика.

“Оңтүстік Қазақстан Медицина Академиясы” АҚ

Биология және биохимия кафедрасы

Орындаған: Ғалымжанұлы Д.

Тобы: ВЖМҚА-02-18

Қабылдаған: Кенжебеков П. К.

Шымкент-2019

Жоспар

I. Кіріспе:

II. Негізгі бөлім:

Анаболизм, катаболизм түсініктері

Макроэргиялық қосылыстар

Күрделі заттардың арнайы жолдармен ыдырап, универсалды аралық өнімдерге айналуы.

Үшкарбон қышқылының циклі (ҮҚЦ) .

Биологиялық тотығу (БТ) . Тотыға фосфорлану (ТФ) .

III. Қорытынды:

ІV. Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Биоэнергетика-бұл тірі жасушалардағы энергияның өзгеруін және қолданылуын зерттейтін Биохимия бөлімі.

Биоэнергетика-жалпы ғылым-термодинамиканың бір бөлігі. Термодинамика тұрғысынан организм жасушасы қоршаған ортамен массамен (затпен) және энергиямен алмасатын ашық термодинамикалық жүйе болып табылады

Метаболизм бір-біріне қарама-қарсы жəне өзара тығыз байланыстағы екі құбылыстан: анаболизм жəне катаболизмнен тұрады. Анаболизм (ассимиляция) дегеніміз - қарапайым заттардан сол ағзаға қажетті күрделі заттардың құрылуы немесе пайда болуы. Бұл құбылыста əрқашан қуат жұмсалады.

Катаболизм (диссимиляция) - тірі ағзадағы күрделі заттардың ыдырауы. Мысалы, көмірсулардың ыдырауы арқылы зат алмасуының соңғы өнімдері: көмірқышқыл газы, су жəне қуат бөлінеді. Катаболизм құбылыстарының негізінде экзоэргиялық реакциялар жатады (бос энергияны кеміте отырып жүретін реакциялар) . Алайда бұл екі құбылыс өте тығыз байланысты. Себебі анаболизм құбылысына қажет қуат катаболизм құбылысында бөлінсе, соңғы құбылыс үшін ыдырайтын күрделі заттар анаболизм кезінде түзіледі. Сондықтан бұл екі құбылыс тірі ағзада бірбірінсіз жеке жүре алмайды.

Адам ағзасында энергия бірден емес, біртіндеп бөлінеді. Бұл энергияның бір бөлігі химиялық универсалды энергия (НТФ) - АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ айналады, олар тірі ағзаның əртүрлі процестеріне қатысады. Ал энергияның қалған бөлігі, жылу түрінде бөлініп, дене температурасын бірқалыпты сақтап тұруға жұмсалады. басқа қосылыстардан үлкен ерекшелігі - олардың молекулаларындағы фосфор қышқылының қалдықтары шамамен 30 - 40 кДж энергия бөледі, ағза бұл энергияны пайдаланады. Тірі ағзаның биоэнергетикасында 2 моменттің маңызы зор:

1) Түзілген АТФ молекуласында химиялық энергия қор ретінде жинақталуы.

2) АТФ-тің ыдырау кезінде жинақталған энергия түрлі процестерге жұмсалуы.

АТФ молекуласында екі пирофосфатты байланыс бар. Гидролиз кезінде бұл байланыстар үзіліп, энергия бөледі. Шамамен 30 кДж/моль астам энергия бөліп шығаратын байланыстарды макроэргиялық байланыстар деп атайды, ондай байланысы бар қосылыстарды макроэргиялық қосылыстар дейді. Əмбебап химиялық энергия көзі болып табылатын ішіндегі ең маңыздысы АТФ деп қарауға болады. Жасушада АТФ қор ретінде түзілмейді, сондықтан қажет болған жағдайда əрдайым қайта синтезделіп отырады. Қайта синтезделуі АТФ-тың ресинтезі деп аталады

Катаболизмнің негізгі этаптары

Қоректік заттар катаболизмінің негізгі үш сатысын қосып есептегенде, энергия алмасу төрт сатыдан тұрады.

1-ші сатысы. Күрделі заттардың арнайы жолдармен ыдырап, универсалды аралық өнімдерге айналуы.

2-ші сатысы. Үшкарбон қышқылының циклі (ҮҚЦ) .

3-ші сатысы. Биологиялық тотығу (БТ) .

4-ші сатысы. Тотыға фосфорлану (ТФ) .

Макроэргиялық қосылыстар

Макромолекулар ыдыраған кезде энергия бөлінеді

Бұл энергия макроэргикалық байланыстар түрінде жинақталады

Гидролиз кезінде макроэргиялық байланыстар 40 кДж/мольден артық энергия бөледі

Макроэргиялық байланыстары бар заттар макроэргиялық заттар деп аталады

Негізгі макроэргиялық қосылыс-АТФ (аденозинтрифосфор қышқылы)

Макроэргиялық қосылыстар

Химиялық құрылымы:

Пуринді азотты негіз-аденин-гликозидті сзязьмен 1' - рибозаның көміртегімен қосылады, оған 5'-жағдайы бойынша фосфор қышқылының үш молекуласы біртіндеп қосылады

Фосфор қышқылының 1 немесе 2 қалдықтарының ыдырауы 40-тан 60 кДж/моль бөлінуіне әкеледі.

АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия

АТФ + H2O → АМФ + H4P2O7 + энергия

Босатылған энергия энергия шығынымен өтетін әртүрлі процестерде қолданылады.

Күрделі заттардың арнайы жолдармен ыдырап, универсалды аралық өнімдерге айналуы

Бұл - күрделі заттар ыдырауының бастапқы, дайындық сатысы болып есептелінеді. Себебі бұл сатыда тағам құрамындағы ірі молекулалар ыдырап, негізгі құрылымдық белоктарға айналады. Мысалы, көмірсулар гексоза немесе пентозаға, липидтер май қышқылдарына жəне глицеринге, ал белоктар 20 амин қышқылдарына дейін ыдырайды

Күрделі органикалық заттар - белоктар, көмірсулар, липидтер асқорыту жолдары ферменттерінің əсерінен қорытылып, сі ңі рілгеннен кейін, қан арқылы ағза тіндерінің жасушаларына түседі. Жасушада метаболиттер спецификалық өзгерістерге ұшырайды, яғни əрқайсысы ерекше жолдармен тотығады (22-сурет) . Осы процестер кезінде соңғы өнім ретінде аралық универсалды метаболиттер: пирожүзім қышқылы немесе активті сірке қышқылдары (ацетил-КоА) түзіледі. Жасушада глюкоза, глицерин жəне кейбір амин қышқылдары арнайы жолдармен тотығуы нəтижесінде, пирожүзім қышқылына айналады. Ол пируватдегидрогеназды мультиферментті ком п лекстің қатысуымен, тотығудан декарбоксилдену реакциясы нəти жесінде, активті сірке қышқылын түзеді:

Энергия алмасудың бірінші сатысында көмірсулар, липидтер, амин қышқылдарының тотығуы нəтижесінде түзілген активті сірке қышқылы (АСҚ), тек үш карбон қышқылы циклінде тотығады.

ҮҚЦ-нің қызметі мен ерекшелігі

Энергия алмасудың екінші сатысы - үш карбон қышқылының циклі немесе лимон қышқылының циклі немесе Кребстің циклі деп аталады. Циклді алғаш рет 1937 жылы неміс ғалымы Ганс Кребс ашқан. Бұл цикл митохондрия матриксінде көптеген ферменттердің қатысуымен жүреді. ҮКЦ процесінде ацетил-КоА-ның ацетил тобы тотығып, көмір қышқыл газы (СО2 ), тотықсызданған (НАД·Н) жəне тотықсызданған (ФАДН, ) түзеді. Процеске тотыққан 156 НАД+ пен ФАД+ электрондардың акцепторы ретінде қатысады. Барлық цикл жалпы мына теңдеу арқылы сипатталады:

CH3 ─ COOH + 2H2 O → 2CO2 + 8H+

Ал ҮКЦ-нің жалпы барысын былай көрсетуге болады (аэробты жағдайда) :

АСҚ + 3НАД + ФАД → 2СО2 + 3НАДН2 + ФАДН2 + ГТФ

1-реакция

Субстрат-ацетилСоА және оксалоацетат

Өнім-цитрат және CoASHФермент-цитратсинтаза

Кофермент-жоқ

Энергетикалық тиімділік-жоқ

АТФ құру механизмі-жоқ

Реттелуі-активаторлар ЩУК, инсулин, Д3 витамині ; АТФ тежегіштері, цитрат, сукцинилСоА, майлы қышқылдар

2-реакция

Субстрат-цитрат

Өнім-изоцитрат

Фермент-аконитаза

Кофермент-жоқ

Энергетикалық тиімділік-жоқ

АТФ құру механизмі-жоқ

Реттелуі-жоқ

оксалосукцинат

α-кетоглутарат

СО2

(прямое декарбоксилирование)

Субстрат-изоцитрат

Өнім-α-кетоглутарат

Фермент-

Кофермент-НАД

Энергетикалық тиімділік - 3 АТФ

АТФ - тотығу фосфорлануы түзілу механизмі

Регуляция-активаторлар АДФ, Mg2+, Mn2+ ; ингибиторлары НАДН2, паратгормон

3-реакция

4-реакция

5-реакция

6-реакция

7-реакция

8-реакция

Биологиялық тотығу (БТ)

Биологиялық тотығудың маңызы: 1. Энергия біртіндеп бөлініп, АТФ синтезіне жұмсалады. 2. Эндогенді су түзіледі. Биологиялық тотығу тізбегіндегі барлық ферменттер бір сызық бойына тізбектеліп орналаспайды. Олар бірнеше үлкен тыныс алу комплекстерінің құрамында бола отырып, тотығу-тотық сыздану реакцияларына қатысып, атомдармен электрондар- 159 ды тасымалдайды. Осындай төрт үлкен тыныс алу комплекстері белгілі.

1-ші комплекс: Дегидрогеназа - НАД+ НАД·Н2 айналады, НАД·Н2 өзінің апоферментімен байланысын үзеді.

2-ші комплекс: ФАД - тəуелді флавопротеидтерден құралады, олар органикалық қышқылдарды тотықтырып, өздері ФАДН2 -ге тотықсызданады.

3-ші комплекс: Цхb мен Цхсг -ден тұрады. Олар тотықсызданған убихиноннан (КоQH2 ) бөлінген электрондарды қосып алып тотықсызданып, ферроформаларына айналады. Осы сатыда электрондарынан ажыраған екі сутегі протоны ерітіндіде қалады, ал КоQ тотыққан күйіне ауысады.

4-ші комплекс: Цитохромоксидаза (ЦхО) деп аталады. Бұл компексті Цха мен Цха3 құрайды.