Биологиялық тотығудың схемасы

Презентация қосу

“Оңтүстік Қазақстан Медицина Академиясы” АҚ
Биология және биохимия кафедрасы

Презентация
3 кредит
Тақырыбы: Биоэнергетика.

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 және өзара тығыз
байланыстағы екі құбылыстан: анаболизм және
катаболизмнен тұрады. Анаболизм (ассимиляция) дегеніміз
- қарапайым заттардан сол ағзаға қажетті күрделі заттардың
құрылуы немесе пайда болуы. Бұл құбылыста әрқашан қуат
жұмсалады.
Катаболизм (диссимиляция) – тірі ағзадағы күрделі
заттардың ыдырауы. Мысалы, көмірсулардың ыдырауы
арқылы зат алмасуының соңғы өнімдері: көмірқышқыл
газы, су және 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
нуклеозидтрифосфаттарға (НТФ) - АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ,
УТФ айналады, олар тірі ағзаның әртүрлі процестеріне
қатысады. Ал энергияның қалған бөлігі, жылу түрінде бөлініп,
дене температурасын бірқалыпты сақтап тұруға жұмсалады.
Нуклеозидтрифосфаттардың 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
нуклеозидтрифосфаттардың ішіндегі ең маңыздысы АТФ деп
қарауға болады. Жасушада АТФ қор ретінде түзілмейді,
сондықтан қажет болған жағдайда әрдайым қайта синтезделіп
отырады. Қайта синтезделуі АТФ-тың ресинтезі деп аталады
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).

Катаболизмнің негізгі этаптары
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 және глицеринге, ал
белоктар 20 амин қышқылдарына дейін
ыдырайды
Күрделі органикалық заттар – белоктар, көмірсулар, липидтер
асқорыту жолдары ферменттерінің әсерінен қорытылып, сі ңі
рілгеннен кейін, қан арқылы ағза тіндерінің жасушаларына түседі.
Жасушада метаболиттер спецификалық өзгерістерге ұшырайды, яғни
әрқайсысы 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 және кейбір амин
қышқылдары арнайы жолдармен тотығуы нәтижесінде, пирожүзім
қышқылына айналады. Ол пируватдегидрогеназды мультиферментті
ком п лекстің қатысуымен, тотығудан декарбоксилдену реакциясы
нәти жесінде, активті сірке қышқылын түзеді:

Энергия алмасудың бірінші сатысында көмірсулар, липидтер, амин
қышқылдарының тотығуы нәтижесінде 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 никотинамидадениндинуклеотид (НАД·Н)
және тотықсызданған флавинадениндинуклеотид (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
3-реакция

CООН CООН CООН

CH2 CH2 CH2
изоцитратдегидрогеназа
НC CООH НC CООH CН2
НАД НАДН2 СО2
CHOH C O (прямое C O
дыхательная цепь декарбоксилирование)
CООH CООH CООH
изоцитрат оксалосукцинат α-кетоглутарат
½О 2

3 АТФ, Н2О

Субстрат-изоцитрат
Өнім-α-кетоглутарат
Фермент-изоцитратдегидрогеназа
Кофермент-НАД
Энергетикалық тиімділік - 3 АТФ
АТФ - тотығу фосфорлануы түзілу механизмі
Регуляция-активаторлар АДФ, Mg2+, Mn2+ ; ингибиторлары
НАДН2, паратгормон
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 – тәуелді 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.
Биологиялық тотығудың схемасы.
1. Тотығуға ҮКЦ-ның ор ганикалық қышқылдары және алмасудың
әртүрлі өнімдері ұшырайды.

2. НАДН2 флавопротеидтермен (ФП) тотығады. НАДН2 сутектерін
жоғалтып тотыққанда, флавопротеидтер сутегін қосып алып
(ФПН2 ) тотықсызданады.

3. ФПН2 тотығып, екі сутегін убихинонға береді. Убихинон
тотықсызданады (КоQН2 ):
4. Тізбектің басынан алыстаған сайын, сутегі атомының электроны мен
протоны арасындағы байланыстар әлсірей береді. Себебі тотығу-
тотықсыздану реакцияларының әрбір сатысында электрон энергиясын
біртіндеп беріп отырады. КоQH2 деңгейінде 161 сутегі атомындағы
электрон мен протон арасындағы байланыс әбден әлсірегендіктен, біржола
үзіледі:

5. Протонынан ажыраған электрондар екі Цхb (Ғе3+) феррицитохромдарға
қосылып, оларды 2Цхb (Ғе2+) ферро формасына тотықсыздандырады,
соңғысындағы темір екі валентті.
6. Ферро Цхb-мен ферри Цхс-дың арасында тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді.
Цхb тотығады, ал Цхc тотық сызданады. Бұл реакцияда 46 кДж энергия бөлінеді.
Осы бөлінген энергияның есебінен АТФ-тың екінші молекуласы синтезделеді,
қалғаны жылу түрінде бөлінеді:

7. Ферро 2Цхс электрондарын ферри 2Цхс1 -ға береді. 2Цхс тотығады, ал Цхс1
тотықсызданады:

8. 2Цхс (Ғе2+) және 2 ферриЦха арасында тотығу-тотық сыздану реакциясы жүреді:
Қорытынды
Тотыға фосфорлану процесі - АТФ синтездейтін негізгі
процесс. Биологиялық тотығу мен тотыға фосфорлану
реакциялары тек оттегі жеткілікті болған кезде ғана жүреді.
Егер оттегі жоқ болса немесе жетіспеген жағдайда, АТФ-тың
синтезделуі субстраттан фосфорлану реакциялары арқылы
жүзеге асады.
Əмбебап химиялық энергия көзі болып табылатын
нуклеозидтрифосфаттардың ішіндегі ең маңыздысы АТФ деп
қарауға болады. Жасушада АТФ қор ретінде түзілмейді,
сондықтан қажет болған жағдайда әрдайым қайта синтезделіп
отырады. Қайта синтезделуі АТФ-тың ресинтезі деп аталады.
Метаболизмнің катаболикалық фазасында күрделі орга
никалық заттар (көмірсулар, майлар және белоктар)
ферментативті жолмен ыдырайды. Ыдыраудың жеке
сатыларын катализдейтін ферменттер мен ыдырау барысында
түзілетін әртүрлі аралық өнімдер жақсы зерттелген.
Пайдаланылған әдебиеттер
С.О. Тапбергенов Медициналық биохимия
Алматы 2011
П.К. Кенжебеков Биологиялық химия
Шымкент 2005
З.С. Сеитов Биологиялық химия 2012ж
Кухта В.К. Основы биохимии Москва 2007
Биологическая химия : учебник для
студ.мед.вузов / А. Я. Николаев. - М. :
Мед.информ.агентство, 2007. - 568 с.

Ұқсас жұмыстар

Дәрілік заттардың фармодинамикасы

Кребс циклі

Тағам шикізаты мен дайын өнімдердің микробиологиялық және тотығу барысындағы бұзылуды бәсеңдететін тағамдық қосылыстар

Бактерия клеткасының құрылысы

ХИМИЯЛЫҚ КОРРОЗИЯ

Дәрілік заттардың әсер ету түрлері

Биомембрананың енжар электрлік қасиеттері

Витаминнің жетіспеушілігі

Культуралық сұйықтық

Сұйық сығындылар

Пәндер