БІЛОРУСЬКИЙДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
Кафедра ЕТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
В« Аеробне окислення вуглеводів. Біологічне окислення і відновлення В»
МІНСЬК, 2008
Аеробнеокислення вуглеводів - основнийшлях утворення енергії для організму. Непрямий - дихотомічний і прямий -апотоміческій.
Прямий шлях розпадуглюкози - пентозний цикл - призводить до утворення пентоз і накопиченнюНАДФН 2 . Пентозний цикл характеризується послідовним відщепленнямвід молекул глюкози кожного з її 6 атомів вуглецю з утворенням протягомодного циклу по 1 молекулі вуглекислого газу і води. Розпад всієї молекулиглюкози відбувається протягом 6 повторюваних циклів.
Значенняпентозофосфатного циклу окислення вуглеводів в обміні речовин велике:
1. Він постачаєвідновлений НАДФ, необхідний для біосинтезу жирних кислот, холестерину іт.д. За рахунок пентозного циклу на 50% покривається потреба організму в НАДФН 2 .
2. Поставкапентозофосфатов для синтезу нуклеїнових кислот і багатьох коферментів.
Реакції пентозногоциклу протікають у цитоплазмі клітини.
При рядіпатологічних станів питома вага пентозного шляху окислення глюкозизростає.
Непрямий шлях - розпад глюкози до вуглекислого газу і води зутворенням 36 молекул АТФ.
1. Розпад глюкозиабо глікогену до піровиноградної кислоти
2. Перетворенняпіровиноградної кислоти в ацетил-КоА
Окислення ацетил-КоАв циклі Кребса до вуглекислого газу і води
З 6 Н 12 Про 6 + 6 Про 2 В® 6 СО 2 + 6 Н 2 Про+ 686 ккал
У разі аеробногоперетворення піровиноградна кислота піддається окисномудекарбоксилюванню з утворенням ацетил-КоА, який потім окислюється довуглекислого газу і води.
Окислення піруватудо ацетил-КоА, каталізується піруватдегідрогеназний системою і протікає вкілька стадій. Сумарно реакція:
Пируват + НАДН + НS-КоАВ® ацетил-КоА + НАДН 2 + СО 2 реакціяпрактично необоротна
Повне окислення ацетил-КоАвідбувається в циклі трикарбонових кислот або циклі Кребса. Цей процеспротікає в мітохондріях.
Цикл складається з 8послідовних реакцій:
У цьому циклі,молекула, що містить 2 атома вуглецю (оцтова кислота у формі ацетил-КоА)реагує з молекулою щавелевоуксусной кислоти, в результаті чого утворюєтьсяз'єднання з 6 атомами вуглецю - лимонна кислота. У процесі дегідрування,декарбоксилювання і підготовчої реакції лимонна кислота зновуперетворюється в щавлевооцтову кислоту, яка легко з'єднується з іншогомолекулою ацетил-КоА.
1) ацетил-КоА +оксалоацетат (ЩУК) В® лимонна кислота
цітратсінтаза
2) лимонна кислота В® ізолімонная кислота
аконітатгідратаза
3) ізолімоннаяк-та + НАД В® a-кетоглутаровая к-та + НАДН 2 + СО 2
ізоцітратдегідрогеназа
4) a-кетоглутаровая к-та + НS-КоА + НАД В® сукцінілSКоА + НАДН 2 +СО 2
5)сукцініл-КоА + ГДФ + Фн В® бурштинова кислота + ГТФ + НS-КоА
сукцінілКоА синтетаза
6) янтарнакислота + ФАД В® фумарова кислота + ФАДН 2
сукцинатдегідрогеназа
7) фумаровакислота + Н 2 Про В® L яблучна кислота
фумаратгідратаза
8) малат + НАД В® оксалоацетат + НАДН 2
малатдегідрогеназа
Разом прирозщепленні в тканинах молекули глюкози синтезується 36 молекул АТФ. Безсумнівно,це в енергетичному відношенні більш ефективний процес ніж гліколіз.
Цикл Кребса - загальнийкінцевий шлях, яким завершується обмін вуглеводів, жирних кислот іамінокислот. Всі ці речовини включаються в цикл Кребса на тому чи іншому етапі.Далі відбувається біологічне окислення або тканинне дихання, головноюособливістю якого є те, що воно протікає поступово, черезчисленні ферментативні стадії. Цей процес відбувається в мітохондріях,клітинних органелах, в яких зосереджена велика кількість ферментів. Впроцесі беруть участь пірідінзавісімие дегідрогенази, флавінзавісімиедегідрогенази, цитохроми, коензим Q - убіхінон, білки, містятьнегеміновое залізо.
Інтенсивністьдихання управляється співвідношенням АТФ/АДФ. Чим менше це відношення, тимінтенсивніше йде дихання, забезпечуючи вироблення АТФ.
Також цикл лимонноїкислоти є в клітці головним джерелом двоокису вуглецю для реакційкарбоксилювання, з яких починається синтез жирних кислот і глюконеогенез. Таж двоокис вуглецю поставляє вуглець для сечовини і деяких ланокпуринових і піримідинових кілець.
Взаємозв'язок міжпроцесами вуглеводного та азотистого обміну також досягаються за допомогоюпроміжних продуктів циклу лимонної кислоти.
Існуєкілька шляхів, по яких проміжні продукти циклу лимонної кислотивключаються в процес липогенеза. Розщеплення цитрату призводить до утворенняацетил-КоА, що грає роль попередника в біосинтезі жирних кислот.
ізоцітрат і малатзабезпечують утворення НАДФ, який витрачається в наступнихвідновних етапах синтезу жирів.
Роль ключовогофактора, що визначає перетворення НАДН відіграє стан аденіннуклеотидів.Високий вміст АДФ і низьке АТФ свідчить про малому запасі енергії. Прицьому НАДН втягується в реакції дихального ланцюга, посилюючи сполучені ззапасанием енергії процеси окисного фосфорилювання. Зворотне явищеспостерігається при низькому вмісті АДФ і високому АТФ. Обмежуючи роботу системиперенесення електронів, вони сприяють використанню НАДН в іншихвідновних реакціях, таких як синтез глутамату і глюконеогенез.
Біологічнеокислення та відновлення.
Клітинним диханнямназивають сукупність протікають в кожній клітині ферментативних процесів, врезультаті яких молекули вуглеводів, жирних кислот і амінокислот розщеплюютьсяв кінцевому рахунку до вуглекислоти і води, а вивільнювана біологічно кориснаенергія запасається клітиною і потім використовується. Багато ферменти,каталізують ці реакції, знаходяться в стінках і Кріста мітохондрій.
Відомо, що навсі прояви життя - зростання, рух, подразливість, самовідтворення -клітина повинна витрачати енергію. Всі живі клітини отримують біологічнокорисну енергію за рахунок ферментативних реакцій, в ході яких електронипереходять з одного енергетичного рівня на інший. Для більшості організмівкінцевим акцептором електронів служить кисень, який реагуючи з електронамита іонами іонами водню утворює молекулу води. Передача електронів киснювідбувається за участю укладеної в мітохондріях ферментної системи - системиперенесення електронів. АТФ служить "енергетичної валютою" клітини і використовуєтьсяу всіх реакціях обміну, що вимагають витрати енергії. Багаті енергією молекулине переміщаються вільно з однієї клітини в іншу, а утворюються в тому місці.де вони повинні бути використані. Наприклад, макроергічні зв'язку АТФ, службовціджерелом енергії для реакцій, пов'язаних з м'язовим скороченням, утворюються всамих м'язових клітинах.
Процес, в якомуатоми або молекули втрачають електрони (е - ) називають окисленням, азворотний процес - додавання (приєднання) електронів до атома або молекули -відновленням.
Простим прикладомокислення та відновлення служить оборотна реакція - Fe 2 + В® Fe 3 + + e -
Реакція йдевправо - окислення, відібрання електрона
Вліво -відновлення (приєднання електрона)
Всі окислювальніреакції (при яких відбувається відібрання електрона) повинні супроводжуватисявідновленням - реакцією в якій електрони захоплюються небудьіншою молекулою, тому вони не існують у вільному стані.
Передача електронівчерез систему перенесення електронів відбувається шляхом ряду послідовнихреакцій окислення-відновлення, які в сукупності носять назвубіологічного окислення. Якщо при цьому ен...
