В процессе энергетического обмена: 1.В процессе энергетического обмена 1) синтезируются молекулы АТФ 2) из глицерина и жирных

1.В процессе энергетического обмена 1) синтезируются молекулы АТФ 2) из глицерина и жирных

Помогите с биологией!!! 7 класс 7) 8.1) 8.2)

1 Ich war gerade in …a Was haben die Jugendlichen in den Ferien gemacht und was haben siemitgebracht? Ergänze die Tabelle.Alicia, Elias, Milena und … Sebastian haben ganz besondere Souvenirs vonihren Urlaubsreisen mitgebracht: einen schönen Stein, einen Elefanten ausHolz, eine alte Münze und einen Tennisball mit einem Autogramm von RafaelNadal. Aber welche Person war am Meer und welche hat Paris besichtigt?Wer hat die Verwandten in Italien besucht und wer war in einem Sportcamp?RafaelNadal,Ganz einfach: Die alte Münze wurde von einem Jungen gefunden, als er mit seinemGroßvater spazieren ging. Alicia mag Tiere, aber keine Elefanten. Elias findet cool,dass er einen echten Star getroffen und sogar eine Unterschrift von ihm bekommen hat.Milenas Sportsachen sind während des Flugs leider verloren gegangen. Und Aliciaträumt davon, die Ferien auch einmal in einer Großstadt zu verbringen, denn bisjetzt kennt sie nur Mallorca und die Insel Rügen. Alles klar, oder?Was hat er/sie in den Ferien gemacht?Welches Souvenir hat er/sie mitgebracht? логическое задание

1. Изменчивость – общее свойство живых организмов … …., свойственные …… 2. Аутосомы – …. хромосомы. 3. Наследственная изменчивость делится на комб … инативную и ….. 4. Главная часть эукариотической клетки __ __ __ __ 5. Действие солей тяжёлых Ме (свинеца, ртути), формальдегиды, красители может вызвать в живом организме __ __ __ __ __ __ __ 6. В состав, каких структур клетки входит молекула ДНК __ __ __ __ __ __ __ __ 7. Как называют человека, который лишён пигментации __ __ __ __ __ __ __ __ 8. Группа генов, полученная от родителей называется __ __ __ __ __ __ __ 9. Трисомия по 21 паре хромосом, то это синдром __ __ __ __ ___ ___ ___ ___ 10. Наука, изучающая наследственность организма __ __ __ __ __ __ __ __ 11. Название женской гаметы __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 12. Какая структура клетки содержит хромосомы __ __ __ __ 13. Как называется пигмент, входящий в состав кожи, волос __ __ __ __ __ __ __ 14. Как называются нитевидные структуры, в которых храниться наследственная информация __ __ __ __ __ __ __ __ __ 15. Свойство организмов, сохранять и передавать признаки из поколения в поколение __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 16. Внешнее проявление генотипа это __ __ __ __ __ __ __ 17. Как называются признаки, которые проявляются у организма __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 18. Наименьший участок хромосом __ __ __ __ 19 Действие ультрафиолетовых, рентгеновских, радиоактивных лучей может вызвать в организме __ __ __ __ __ __ __ 20. У здорового человека в генотипе 46 __ __ __ __ __ __ __ __ 21. Наследственное заболевание, связанное с нарушением процесса свёртывания крови __ __ __ __ __ __ __ __ __ 22. Округлое тельце клетки __ __ __ __ 23. Если генотип пишут заглавной латинской буквой, например А, то это указывает на то, что данный признак __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 24. Как называются изменения в генетическом материале организма __ __ __ __ __ __ __ 25. Как называется наследственное заболевание, связанное с преждевременным старением организма __ __ __ __ __ __ __ __ 26. В генетике существуют альтернативные признаки: рецессивный и __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 27. Жидкая часть клетки __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ 28. Наследственное заболевание, связанное с трисомией по Х хромосоме…….. 29. Факторы,которые вызывают наследственные заболевания …………. 30.Пути профилактики наследственных заболеваний …………. 31. Человек,отдающий кровь …. 32 Человек, принимающий кровь…. 33. Причина возникновения гемолиза и риска смерти пациента при переливании крови заключается в том, что кровь разных людей имеет разные: 35. Антигены, расположенные на поверхности эритроцитов, называются:…. 36. Антитела плазмы к антигенам эритроцитов называются…. 37. Реакцию агглютинации эритроцитов вызывает процесс взаимодействия:… 38. Реципиенту с 2 группой крови можно переливать группу… 39. Реципиенту с 4 группой крови можно переливать группу… 40. Донорскую кровь 1 группы можно переливать реципиенту с группой…

Процент. Урок 2Найди обыкновенные дроби и десятичные дроби, которые равны заданным процентам.ПроцентыОбыкновенная дробьДесятичная дробь73%6

10При варке разные крупы увеличиваются в объёме по-разному. Очень сильно развариваетсяовсяная крупа. В меньшей степени гречневая крупа и рис. Например … , из одного литра(900 г) рисовой крупы получается 3 кг варёного рассыпчатого риса. Опытный поварзнает, сколько воды требуется на определённый объём крупы, и никогда не ошибётся.Но всё равно на кухне каждой столовой есть таблица, где указано, как сильноразваривается каждый вид крупы.В студенческой столовой готовят курицу, а на гарнир рис. В каждой порции 200 гварёного риса. Хватит ли 5 кг крупы для того, чтобы приготовить 100 порций риса?Запишите решение и ответ.

Растения доминантный признак рецессивный признак промежуточный признак холопчатника томата и ночной красавицы на основе гербария

назвіть найзагальніші особливості геному людини

Сукупність особливостей хромосомного набору соматичних клітин це

Організми, у яких в ряді поколінь відсутнє розщеплення ознак під час самозапиленні це?

Этапы энергетического обмена – Российский учебник

Живой организм построен из клеток. А некоторые, например, амеба или инфузория, состоят из одной клетки. Сложные многоклеточные особи представлены сочетаниями клеток, которые образуют различные системы организма: дыхательную или пищеварительную. Весь организм пронизан клетками нервной ткани, которые обеспечивают регуляцию и управление макроорганизмом.

Живая клетка от неживой отличается тем, что в ней постоянно и непрерывно протекает два разнонаправленных процесса:

синтез, или строительство новых органелл (пластический обмен или ассимиляция)

катаболизм, или разрушение питательных элементов с образованием энергии (энергетический обмен или диссимиляция)

В живых особях баланс между ассимиляцией и диссимиляцией поддерживается не всегда. Если наблюдать за жизнью организма, можно заметить, что сначала тело становится больше по размерам, крепче и выносливее. Чем старше становится организм, тем меньше заметен рост, а в старости начинают преобладать процессы распада, организм не успевает восстанавливаться и погибает.

Чтобы машина ехала, ей нужен бензин. А бензин делают из нефти. Чтобы макроорганизм существовал, ему нужна энергия. В учебниках биологии часто можно встретить фразу глюкоза — ресурс энергии для клетки. Это так. Но глюкоза — как нефть для автомобиля. Поэтому сначала глюкозу нужно превратить в бензин. И таким бензином для клетки будет молекула АТФ.

Молекула АТФ известна миру довольно давно. Через десять лет, в 2029 году отпразднует сто лет со дня открытия вещество, благодаря которому в живой клетке поддерживается упорядоченность структур и она может противостоять хаосу и растущей энтропии (почему так происходит, подробно рассказано на странице 30 учебника «Естествознание 11 класс» под редакцией Титова С.А.).

В 1929 году, практически одновременно, сотрудники Института биологии кайзера Вильгельма в Берлине Карл Ломан и Отто Мейергоф и ученые Гарвардской Медицинской школы Сайрус Фиске и Йеллапрагад Суббарао в Гарвардской Медицинской школе опубликовали работы, в которых описали молекулу АТФ.

В 30 годах ХХ века в лаборатории Мейергофа появился молодой ученый, Фриц Липман, который заинтересовался энергетическими аспектами клеточного метаболизма, и в 1941 году талантливый биохимик доказал, что АТФ – основной двигатель энергетических реакций в живой клетке. А в 1953 году его вклад в физиологию совместно с Х. Кребсом был удостоен Нобелевской премии.

АТФ — аденозинтрифосфат, нуклеотид, глобальный ресурс энергии для сложных реакций обмена веществ, происходящих в клетках организма. Схематично молекула АТФ представлена на странице 99 учебника «Естествознание 11 класс» под редакцией Титова С.А..

Вся суть энергетического обмена сводится к решению задачи, как энергию из сложных молекул пищи превратить в молекулу АТФ. В процессе эволюции эта задача была решена.

Так как же булочка из Макдональдса превращается в энергию макроэргических связей АТФ?

В энергетическом обмене выделяют несколько процессов, разделенных не только временем, но и протекающих в различных частях клетки:

Подготовительный этап
Гликолиз
Кислородное окисление

Естествознание. 10 класс. Учебник

Учебник отличаются качественным современным оформлением, в нём приводятся многочисленные слайды и микрофотографии. Выполняя проблемные, поисковые и исследовательские задания, школьники не только активно усваивают материал, но и учатся мыслить, искать и анализировать информацию из разных источников, в том числе из интернета. Особое внимание уделяется практическим заданиям: ученикам предлагается проводить опыты, конструировать модели, разрабатывать проекты.

Купить

Подготовительный этап у человека и других многоклеточных макроорганизмов начинается в ротовой полости, продолжается в желудочно-кишечном тракте и представляет собой многоступенчатый процесс распада сложных полимеров белков, жиров и углеводов пищи до мономеров.

Из курса химии помним, что во время разрыва связей элементов выделяется энергия. Для образования аденозинтрифосфата этой энергии недостаточно, и она вся уходит во внешнюю среду.

Что же происходит у простых одноклеточных организмов, у которых нет ротиков и животиков? Пища, захваченная одноклеточным организмом, попадает в пищеварительную вакуоль или лизосому, где при помощи ферментов-катализаторов, способствующих пищеварению, протекает начальный этап диссимиляции.

Подготовленные во время предварительного этапа вещества переходят во второй бескислородный этап энергетического обмена, который называется гликолиз.

Два греческих слова (гликос – «сладкий» и лизис – «расщеплять») дали название второй бескислородной фазе энергетического обмена — глико́лизу.

Гликолиз является цепочкой из 10 биохимических превращений, итогом которых является трансформация стабильной молекулы глюкозы в трехуглеродные молекулы пирувата, – или пировиноградной кислоты.

Что ещё почитать?

«Подождите, – могут сказать дотошные ученики, – глюкоза у нас находится в пищеварительной системе. А процессы метаболизма идут в клетках по всему организму, например, на кончике носа или задней лапе. Как же попадает глюкоза в цитоплазму клетки во всем организме?».

Глюкоза всасывается в желудочно-кишечном тракте, попадает в кровоток, током крови разносится ко всем тканям и клеткам организма, и благодаря белку-переносчику инсулину попадает в клетку.

Цитоплазма отдельной клетки – место осуществления реакций гликолиза. Энергии при этом выделяется совсем немного. Ее хватает лишь на формирование 2-х молекул АТФ. Казалось бы, энергия получена, и процесс может остановиться. Так и происходит у некоторых бактерий. Но никакому нормальному многоклеточному организму таких запасов АТФ не хватит. В пировиноградной кислоте остался еще достаточный запас энергии, которую тоже хотелось бы использовать макроорганизму.

Естествознание. 11 класс. Учебник

Купить

У многоклеточных тел пируват переходит в третью фазу диссимиляции — клеточное дыхание в митохондриях. Дыханием процесс называется, поскольку в ходе химических реакций в митохондриях происходит потребление кислорода и выделение углекислого газа в цитоплазму клетки, а дальше, с помощью кровообращения и дыхания, – во внешнюю среду.

Клеточное дыхание представлено двумя этапами:

цикл Кребса, протекающий в матриксе митохондрий
окислительное фосфорилирование, протекающее на кристах митохондрий при участии ферментов дыхательной цепи

Итогом кислородного этапа энергетического обмена является выделение количества энергии, достаточного для образования 36 молекул АТФ, воды и СО2. При этом нужно помнить, что аденозинтрифосфат содержит три остатка фосфата, а макроэргических связей образуется только две. Суммарное уравнение биохимических реакций, протекающих в третьей фазе диссимиляции, можно записать так:

2C₃H₄O₃+6O₂+36H₃PO₄+36АДФ=6CO₂+42H₂O+36АТФ

В итоге этих реакций происходит накопление огромного количества энергии — 36 молекул аденозинтрифосфата против 2-х, что запасаются в процессе гликолиза. Однако поскольку эта фаза требует кислорода для своих реакций, в бескислородной среде процесс протекать не может.

При дефиците кислорода пируват окисляется до лактата. Именно ему принадлежит ощущение приятной боли после хорошей тренировки. У хорошо тренированных людей с активным кровоснабжением и хорошо развитой сетью капилляров нужно затратить большую физическую нагрузку перед тем, как начнет накапливаться молочная кислота.

Вспомним, что еще 2 молекулы аденозинтрифосфата накапливаются на этапе гликолиза. Таким образом, при распаде одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

На портале LECTA В параграфе 22 учебника «Естествознание 11 класс» под редакцией Титова С.А. внимательные ученики найдут ответ на вопрос, почему цианистый калий – любимое средство убийц в детективных романах.

Тест

Урок 24. энергетика живой клетки — Естествознание — 10 класс

Конспект на интерактивный видео-урок

по предмету «Естествознание» для «10» класса

Урок № 24.Энергетика живой клетки

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Как энергия запасается в клетке;
Что такое метаболизм;
В чем суть процессов гликолиза, брожения и клеточного дыхания;
Какие процессы проходят на световой и темновой фазах фотосинтеза;
Как связаны процессы энергетического и пластического обмена;
Что представляет собой хемосинтез.

Глоссарий по теме:

Метаболизм (обмен веществ) — сложная цепь превращений веществ в организме начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Представляет собой совокупность процессов энергетического обмена (катаболизма диссимиляции) и пластического обмена (анаболизма, ассимиляции).

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Значение энергетического обмена – снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.

Пластический обмен – это совокупность химических реакций образования (синтеза) из простых веществ с затратой энергии более сложные. Непосредственным поставщиком энергии в клетках выступает АТФ.

Фотосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием солнечной энергии. Проходит в два этапа: световая фаза (происходит улавливание и фиксация энергии света в АТФ) и темновая (связывание углекислого газа в молекулы глюкозы с затратой энергии АТФ).

Хемосинтез — процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием энергии окисления неорганических веществ. Например, такой тип питания используют азотфиксирующие бактерии.

Клеточное или тканевое дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды.

Основная и дополнительная литература по теме урока :

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 115 — 118.

Электронные ресурсы:

Обмен веществ. Портал открытая биология // Электронный доступ: https://biology.ru/textbook/content.html

АТФ и её роль в клетке .Проект «вся биология» // Электронный доступ: http://www.sbio.info/materials/obbiology/obbkletka/stroenorg/12

Энергетика живой клетки. Научно-познавательный журнал «Познавайка» // Электронный доступ: http://www.poznavayka.org/biologiya/energiya-zhivoy-kletki/

Энергетика живой клетки. Журнал «В МИРЕ НАУКИ» №3, 2006 . БИОЛОГИЯ // электронный доступ: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/430308/430310?SSL=1

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Обязательным условием существования биологических систем являются потоки энергии. В этом заключается ключевое различие между живой и неживой природой. Энергия не хранится в клетке, а поступает извне. Ключевую роль в трансформации энергии обеспечивает клетка, как элементарная структура живого. Специальные биохимические механизмы трансформируют одни виды энергии в другие, для обеспечения необходимых функций клетки.

Основным источником энергии для всех живых существ планеты Земля, является энергия Солнца. Однако эта энергия может быть использована живым только после того, как она будет усвоена фотоавтотрофами (от греч. «фото» — свет, «авто» — сам, «трофос» — питание).

В процессе эволюции появились и другие организмы, которые научились потреблять готовые органические соединения для получения запасённой в них энергии – гетеротрофы (от греч. «гетерос» — другой, «трофос» — питание).

Некоторые виды микроорганизмов (хемоавтотрофы) приобрели способность к использованию энергии, выделяемой при окислении неорганических веществ.

Таким образом, из всего многообразия существующих форм энергии живые существа на нашей планете используют только две – световую и энергию химических связей.

Главный переносчик энергии в клетке

Световая энергия Солнца и энергия, заключённая в потребляемой пище, запасаются в особых бимолекулярных аккумуляторах – молекулах АТФ (аденозинтрифосфат). В молекулах АТФ энергия запасается в виде высокоэнергетических химических связях между остатками фосфорной кислоты, которая освобождается при отщеплении фосфата: АТФ → АДФ + Ф + E.

Выделяемая энергия используется клетками для процессов выработки тепла, мышечных сокращений (мышечная клетка), для проведения нервного импульса (нервные клетки) и т.п.

Обратный процесс образования АТФ с затратой энергии, получил название энергетический обмен.

Синтез макромолекул важнейших органических соединений, необходимых для построения структур клетки, обеспечения всех процессов жизнедеятельности клеток – пластический обмен — обеспечивается также энергией АТФ.

Независимо от типа питания, универсальным аккумулятором энергии живых организмов выступают молекулы АТФ, где добытая энергия извне запасается в виде химических связей. Такая схожесть иллюстрирует единство происхождения всего живого.

Метаболизм

Поступившие вместе с пищей (или в результате фотосинтеза) органические вещества расщепляются на более простые (катаболизм или диссимиляция), которые служат для постройки макромолекул органических соединений (анаболизм или ассимиляция). Эти процессы происходят в организме одновременно. Совокупность этих процессов получила название – метаболизм. В результате его организм осуществляет обмен веществом и энергией с окружающей средой. Наибольшее значение для энергетического обмена являются многостадийные реакции расщепления глюкозы.

На стадии гликолиза в цитоплазме клетки происходит ферментативное расщепление молекулы глюкозы с образованием более простой пировиноградной кислоты и молекул АТФ: С₆Н₁₂О₆ + 2 АДФ + 2 Ф → 2С₃Н₄О₃ + 4Н⁺ + 2АТФ

Молекулы пировиноградной кислоты обладают значительной энергией, высвобождение которой происходит в митохондриях. В ходе так называемого клеточного дыхания (аэробного расщепления), вещество распадается на углекислый газ, который впоследствии выделяется из клетки и воду. По последним исследованиям, при этом образуется 30 молекул АТФ.

Суммарную реакцию окисления глюкозы можно представить следующим образом:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ + 6Н₂О + 32 АДФ + 32 Ф → 6 СО₂ + 12 Н₂О + 32АТФ

Некоторые микроорганизмы при недостатке кислорода расщепляют глюкозу в процессе анаэробного дыхания или брожения. В зависимости от конечных продуктов такого расцепления различают спиртовое брожение (с образование этанола), молочнокислое (молочная кислота). Последнее происходит и в мышцах, при недостатке кислорода, например во время длительной тренировки. Энергетический выход такого типа расщепления менее энергоэффективен.

Основным источником энергии для организмов является окисление глюкозы в митохондриях. При этом также может происходить окисление других органических соединений (белков, жиров), потребляемых, например, вместе с пищей.

Фотосинтез

Фотоавтотрофы имеют уникальные ферментативные системы, способные трансформировать энергию солнечного света в энергию химической связи. Процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием солнечной энергии получил название фотосинтез. В растениях фотосинтезирующие комплексы сосредоточены в специальных органеллах – хлоропластах. Основной пигмент – хлорофилл – выполняет функцию световых «антенн», улавливая световые волны практически всех диапазонов, кроме зелёного. Стоит отметить, что это обуславливает окраску листьев растений.

В так называемой, световой фазе, кванты света выбивают электроны из молекулы хлорофилла, и он начинает передаваться по специальным белковым переносчикам, расположенных на мембране хлоропластов. Под действием света одновременно происходит разложение воды (фотолиз). В реакции высвобождается, в том числе катион водорода (Н⁺), необходимый для последующего биосинтеза, который захватывает молекула НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат): НАДФ⁺ + Н⁺→НАДФ∙Н

Энергия возбуждённого электрона заряжает известный нам биологический катализатор АТФ и молекулу НАДФ – в этом заключается биологический смысл световой фазы фотосинтеза.

Заметим, что побочными продуктами фотолиза воды становятся свободный кислород и свободные электроны, восстанавливающие хлорофилл: 2Н₂О→ Н⁺ + 4е^— + О₂

Дальнейший процесс может уже проходить без света. Сущность реакций темновой фазы можно выразить следующим уравнением: СО₂ + НАДФ∙Н + АТФ = С₆Н₁₂О₆ +АДФ + НАДФ⁺

Не сложно заметить, что выделяются вещества необходимые на начальном этапе фотосинтеза, что замыкает цикл. Энергия молекулярных аккумуляторов была использована для фиксации углекислого газа в энергию химических связей углевода.

Фотосинтез, таким образом, является процессом превращения одной (световой) формы энергии в другую(химическую). Вся энергия биосферы запускается благодаря этому процессу. Другими словами, фотосинтез является отражением космических потоков энергии. Помимо этого, фотосинтезирующие организмы не только обеспечивают первичный синтез органических соединений, но и создают условия необходимые для существования других живых организмов.

Взаимосвязь энергетического и пластического обмена

Не сложно заметить, что процессы аккумулирования энергии в молекулах АТФ (энергетический обмен) и использование запасённой энергии для синтеза необходимых веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) неразрывно связаны. Так синтез АТФ не возможен без разложения органических веществ, а синтез веществ клетки не возможен без энергии АТФ. Причём, заметим, что и фотосинтез представляет собой единство этих процессов: темновая фаза – пластический обмен, световая фаза – энергетический.

Оба процесса протекают одновременно и неотделимы друг от друга, обеспечивая жизнедеятельность организма. Таким образом, в клетках происходит трансформация вещества и энергии, которые лежат в основе существования жизни и непрерывного самообновления. Сходство процессов энергетического обмена в клетках всех живых организмов является доказательством единства их происхождения.

Вывод

В клетках происходят одновременно процессы энергетического и пластического обмена, это лежит в основе сохранения жизни. Взаимообмен энергией и веществом между живой и неживой природой является иллюстрацией принципа единства и взаимосвязи материального мира.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Выберите один ответ:

Универсальным аккумулятором энергии в клетке является:
Жиры;
Белки;
АТФ;
НАДФ∙Н.

Ответ: АТФ

Пояснение: универсальной «разменной валютой» в энергетике живой клетки выступает АТФ. При его распаде выделяется энергия, которая расходуется на все жизненно важные процессы.

Задание 2. Исправьте ошибки, анализируя текст с позиции энергетического обмена:

В рационе питания человека помимо белков растительных и животных не обязательно должны присутствовать углеводы и жиры. Отсутствие жиров в пище не приводит к истощению. Человек толстеет, если употребляет в пищу избыточное количество углеводов. На сое и рисе можно прожить.

Ответ: В рационе питания человека помимо белков растительных и животных не обязательно должны присутствовать углеводы и жиры. Отсутствие жиров в пище не приводит к истощению. Человек толстеет, если употребляет в пищу много жиров. ~~Исключительно на сое и рисе можно благополучно прожить~~.

Пояснение: с точки зрения энергетического обмена, наиболее энергоэффективными являются жиры. При этом, жиры, поступающие с пищей, используются в том числе, для построения многих важных соединений, например гормонов. «Быстрая» энергия углеводов в избыточном количестве может приводить к полноте. Употребление только растительного белка в пищу, по сравнению с животным, является менее энергоэффективным и при отсутствии других источников энергии может приводить к истощению организма.

Конспект урока-практикума по теме «Энергетический обмен»

Урок-практикум по теме «Энергетический обмен»

Разработан С.Р. Хабибрахмановой, учителем биологии МАОУ СОШ № 115 г. Перми

Класс 10

Биология

Тема: Обеспечение клеток энергией

Автор учебника и УМК

Биология. Общая биология. 10 – 11 классы: учебник для общеобразоват. учреждений: профил. уровень, П.М. Бородин, Л.В. Высоцкая, Г.М. Дымшиц и др.

Тема урока: Решение задач по теме «Энергетический обмен в клетке»

Цели урока: систематизировать знания об обмене веществ и превращении энергии в клетке, научиться применять знания по теме «Энергетический обмен в клетке» при решении задач.

Оборудование: тексты, карточки с заданиями.

Урок – практикум по теме «Энергетический обмен в клетке»

1 вариант

Цель: систематизировать знания об обмене веществ и превращении энергии в клетке, научиться применять знания по теме «Энергетический обмен в клетке» при решении задач.

Задания на «3»

1. Произошло бескислородное расщепление 5 моль глюкозы. Сколько молей АТФ образовалось?

2. В процессе бескислородного расщепления образовалось 10 моль молочной кислоты. Сколько молей глюкозы подверглось расщеплению?

3. Сколько молей АТФ образовалось в результате полного окисления 3,5 молей глюкозы?

4. Сколько молей глюкозы израсходовалось, если образовалось 2 моля молочной кислоты и 12 моль СО₂?

5. Сколько энергии и в какой форме аккумулировано, если в результате расщепления образовалось 15 молей АТФ.

Задания на «4»

1. Сколько молей О₂израсходовано при расщеплении 6 моль глюкозы, если при этом образовалось 4 моль молочной кислоты?

2. В процессе энергетического обмена произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному подверглось только 2. Определите: а) сколько моль молочной кислоты и СО₂ при этом образовалось? б) сколько АТФ при этом синтезировано? в) сколько энергии запасено в этих молекулах АТФ?

3. В результате энергетического обмена в клетке образовалось 5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите: а) сколько всего моль глюкозы израсходовано? б) сколько из них подверглось полному расщеплению, а сколько гликолизу? в) сколько энергии запасено?

г) Сколько моль кислорода пошло на окисление?

Урок самостоятельного решения задач по теме «Энергетический обмен в клетке»

2 вариант

Задания на «3»

Произошло бескислородное расщепление 20 моль глюкозы. Сколько молей АТФ образовалось?
В процессе бескислородного расщепления образовалось 3 моля молочной кислоты. Сколько молей глюкозы подверглось расщеплению?
Сколько молей АТФ образовалось в результате полного окисления 0,75 моль глюкозы?
Сколько молей глюкозы израсходовалось, если образовалось 8 моль молочной кислоты и было израсходовано 12 моль О₂?
Сколько энергии и в какой форме аккумулировано, если в результате расщепления образовалось 24 моль АТФ

Задания на «4»

Сколько молей СО₂образовалось при расщеплении 7 молей глюкозы, если в результате выделилось 5 моль молочной кислоты.

2. В процессе энергетического обмена произошло расщепление 10 моль глюкозы, из которых полному подверглось только 5. Определите: а) сколько моль молочной кислоты и СО₂ при этом образовалось? б) сколько АТФ при этом синтезировано? в) сколько энергии запасено в этих молекулах АТФ?

3. В результате энергетического обмена в клетке образовалось 3 моль молочной кислоты и 48 моль углекислого газа. Определите: а) сколько всего моль глюкозы израсходовано? б) сколько из них подверглось полному расщеплению, а сколько гликолизу? в) сколько энергии запасено?

4. Сколько моль кислорода пошло на окисление?

Урок самостоятельного решения задач по теме «Энергетический обмен в клетке»

3 вариант

Задания на «3»

1. Произошло бескислородное расщепление 13 моль глюкозы. Сколько молей АТФ образовалось?

2. В процессе бескислородного расщепления образовалось 6 моль молочной кислоты. Сколько моль глюкозы подверглось расщеплению?

3. Сколько молей АТФ образовалось в результате полного окисления 1,25 моль глюкозы?

4. . Сколько моль глюкозы израсходовалось, если образовалось 2 моля молочной кислоты и 12 моль СО₂

5. Сколько энергии и в какой форме аккумулировано, если в результате расщепления образовалось 18 моль АТФ

Задания на «4»

1. Сколько молей СО₂образовалось при расщеплении 11 моль глюкозы, если в результате выделилось 16 моль молочной кислоты.

2. В процессе энергетического обмена произошло расщепление 4 моль глюкозы, из которых полному подверглось только 3. Определите: а) сколько моль молочной кислоты и СО₂ при этом образовалось? б) сколько АТФ при этом синтезировано? в) сколько энергии запасено в этих молекулах АТФ?

3. В результате энергетического обмена в клетке образовалось 9 моль молочной кислоты и 36 моль углекислого газа. Определите: а) сколько всего моль глюкозы израсходовано? б) сколько из них подверглось полному расщеплению, а сколько гликолизу? в) сколько энергии запасено?

4. Сколько моль кислорода пошло на окисление?

Ответы на «3»:

10 молей АТФ 40 молей АТФ 26 моль АТФ
5 молей глюкозы 1,5 молей глюкозы 3 моля глюкозы
133 моля АТФ 28,5 молей АТФ 13, АТФ
3 моля глюкозы 6 молей глюкозы 47,5 моля глюкозы
600 кДж 960 кДж 720 кДж

Ответы на «4»

1 вариант:

1) 24 О₂

2) 10 моль молочной кислоты 12 моль СО₂86 АТФ3440 кДж18 СО₂

3) 7 моль глюкозы 2,5 моль неполному, 4.5 моль полному 176 моль АТФ (7040 кДж) 27 моль О₂

2 вариант:

1) 27 СО₂

2)10 молочной кислоты 30 СО₂ 200 моль АТФ 8000 кДж;

3) 9,5 моль СО₂1,5 моль неполному, 8 моль полному 307 моль АТФ (12280 кДж) 48 моль О₂

3 вариант.

1) 18 моль СО₂

2) 2 моль молочной кислоты 18 моль СО₂116 моль АТФ 4640 кДж

3) 10,5 моль глюкозы 4,5 моль неполному 6 моль полному 237 моль АТФ (9480 кДж) 24 моль О₂

Задания на «4» (ЕГЭ)

Сколько молекул АТФ будет синтезировано в клетках эукариот на подготовительном этапе энергетического обмена, в процессе гликолиза и при полном окислении фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 220 остатков глюкозы?

Сколько молекул АТФ будет синтезировано в клетках эукариот на подготовительном этапе энергетического обмена, в процессе гликолиза и при полном окислении фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 150 остатков глюкозы?

Сколько молекул АТФ будет синтезировано в клетках эукариот на подготовительном этапе энергетического обмена, в процессе гликолиза и при полном окислении фрагмента молекулы крахмала, состоящего из 360 остатков глюкозы?

Ответы

0, 440, 8360 молекул АТФ
0, 300, 5700 молекул АТФ
0, 720, 13680 молекул АТФ

Задания на «5» № 1

Мышцы руки при выполнении вольных упражнений расходуют за 1 минуту 12 кДж энергии. Определите: а) сколько всего граммов глюкозы израсходуют мышцы ног за 10 минут, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве? б) накопится ли в мышцах молочная кислота? в) сколько литров углекислого газа при этом выделится?

Решение:

Х 12 · 10

С₆ Н₁₂ О₆+ 6 О₂→ 6 СО₂+ 6 Н₂О + 38 АТФ

180 38 · 40

Х = 120 · 180 : 1520 = 14, 2(г)

Ответ: а) 14,2 г. б) нет, т.к. О₂ достаточно

Х = 10,6 л кислорода

Задания на «5» № 2

Мышцы ног при беге со средней скоростью расходуют за 1 минуту 24 кДж энергии. Определите: а) сколько всего граммов глюкозы израсходуют мышцы ног за 25 минут бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве? б) накопится ли в мышцах молочная кислота? в) сколько литров кислорода при этом поглотится?

Решение:

Х 24 · 25

С₆ Н₁₂ О₆+ 6 О₂→ 6 СО₂+ 6 Н₂О + 38 АТФ

180 38 · 40

Х = 600 · 180 : 1520 = 71 (г)

Ответ: а) 71 г

Х = 53 л углекислого газа

Задания на «5» № 3

Лыжник при беге на длинные дистанции за 1 минуту расходует 28 кДж энергии. Определите: а) сколько всего граммов глюкозы он израсходует за 30 минут бега, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве? б) сколько литров углекислого газа выделится за это время? в) накопится ли в мышцах молочная кислота?

Решение:

Х 28 · 30

С₆ Н₁₂ О₆+ 6 О₂→ 6 СО₂+ 6 Н₂О + 38 АТФ

180 6* 22,4 38 · 40

Х = 840 · 180 : 1520 = 99,5 (г)

Ответ: а) 99,5 г

Х = 99,5 * 134,4 : 180 = 74,3 л

Задания на «5» № 4

Боксер на ринге за 1 минуту расходует 16 кДж энергии. Определите: а) сколько всего граммов глюкозы он израсходует за 15 минут непрерывного поединка, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве? б) сколько молей углекислого газа выделится за это время? в) накопится ли в мышцах молочная кислота?

Решение:

Х 16 · 15

С₆ Н₁₂ О₆+ 6 О₂→ 6 СО₂+ 6 Н₂О + 38 АТФ

180 6 38 · 40

Х = 240 · 180 : 1520 = 99,5 (г)

Ответ: а) 28,4 г

Х = 28,4 * 6 : 180 = 0,95 молей углекислого газа

Энергетический обмен

Энергетический обмен

Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Растения аккумулируют солнечную энергию в органических веществах при фотосинтезе. В процессе энергетического обмена органические вещества расщепляются и энергия химических связей освобождается. Частично она рассеивается в виде тепла, а частично запасается в молекулах АТФ. У животных энергетический обмен протекает в три этапа.

Первый этап — подготовительный. Пища поступает в организм животных и человека в виде сложных высокомолекулярных соединений. Прежде чем поступить в клетки и ткани, эти вещества должны разрушиться до низкомолекулярных, более доступных для клеточного усвоения веществ.

На первом этапе происходит гидролитическое расщепление органических веществ, идущее при участии воды. Оно протекает под действием ферментов в пищеварительном тракте многоклеточных животных, в пищеварительных вакуолях одноклеточных, а на клеточном уровне — в лизосомах.

Реакции подготовительного этапа:

белки + Н₂0 -> аминокислоты + Q;

жиры + Н₂0 -> глицерин + высшие жирные кислоты + Q;

полисахариды -> глюкоза + Q.

У млекопитающих и человека белки расщепляются до аминокислот в желудке и в двенадцатиперстной кишке под действием ферментов — пептидгидролаз (пепсина, трипсина, хемотрипсина). Расщепление полисахаридов начинается в ротовой полости под действием фермента птиалина, а далее продолжается в двенадцатиперстной кишке под действием амилазы. Там же расщепляются и жиры под действием липазы. Вся энергия, выделяющаяся при этом, рассеивается в виде тепла.

Образующиеся низкомолекулярные вещества поступают в кровь и доставляются ко всем органам и клеткам. В клетках они поступают в лизосому или непосредственно в цитоплазму. Если расщепление происходит на клеточном уровне в лизосомах, то вещество сразу же поступает в цитоплазму. На этом этапе происходит подготовка веществ к внутриклеточному расщеплению.

Второй этап — бескислородное окисление. Второй этап осуществляется на клеточном уровне при отсутствии кислорода. Он протекает в цитоплазме клетки. Рассмотрим расщепление глюкозы, как одного из ключевых веществ обмена в клетке. Все остальные органические вещества (жирные кислоты, глицерин, аминокислоты) на разных этапах втягиваются в процессы ее превращения.

Бескислородное расщепление глюкозы называется гликолизом. Глюкоза претерпевает ряд последовательных превращений (рис. 16). Вначале она преобразуется во фруктозу, фосфорилируется — активируется двумя молекулами АТФ и превращается во фруктозо-дифосфат. Далее молекула шестиатомного углевода распадается на два трехуглеродных соединения — две молекулы глицерофосфата (триозы). После ряда реакций они окисляются, теряя по два атома водорода, и превращаются в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). В результате этих реакций синтезируются четыре молекулы АТФ. Так как первоначально на активацию глюкозы было затрачено две молекулы АТФ, то общий итог составляет 2АТФ. Таким образом, выделяющаяся при расщеплении глюкозы энергия частично запасается в двух молекулах АТФ, а частично расходуется в виде тепла. Четыре атома водорода, которые были сняты при окислении глицерофосфата, соединяются с переносчиком водорода НАД⁺ (никотинамид-динуклеотидфосфат). Это такой же переносчик водорода, как и НАДФ⁺, но участвует в реакциях энергетического обмена.

Обобщенная схема реакций гликолиза:

С₆Н₁₂0₆ + 2НАД⁺—> 2С₃Н₄0₃ + 2НАД•2H

2АДФ —> 2АТФ

Восстановленные молекулы НАД•2Н поступают в митохондрии, где окисляются, отдавая водород.

В зависимости от типа клеток, ткани или организмов пировиноградная кислота в бескислородной среде может превращаться далее в молочную кислоту, этиловый спирт, масляную кислоту или другие органические вещества. У анаэробных организмов эти процессы называются брожением.

Молочнокислое брожение:

С₆Н₁₂0₆ + 2НАД⁺ -> 2С₃Н₄0₃ + 2НАД•2Н <=> 2С₃Н₆0₃ + 2НАД⁺

Глюкоза ПВК молочная кислота

Спиртовое брожение:

С₆Н₁₂0₆ + 2НАД⁺ -> 2С₃Н₄0₃ + 2НАД•2Н <=> 2С₂Н₅ОН + 2С0₂ + 2НАД⁺

Глюкоза ПВК этиловый спирт

Третий этап — биологическое окисление, или дыхание. Этот этап протекает только в присутствии кислорода и иначе называется кислородным. Он протекает в митохондриях.

Пировиноградная кислота из цитоплазмы поступает в митохондрии, где теряет молекулу углекислого газа и превращается в уксусную кислоту, соединяясь с активатором и переносчиком коэнзимом-А (рис. 17). Образующийся ацетил-КоА далее вступает в серию циклических реакций. Продукты бескислородного расщепления — молочная кислота, этиловый спирт — также далее претерпевают изменения и подвергаются окислению кислородом. В пировиноградную кислоту превращается молочная кислота, если она образовалась при недостатке кислорода в тканях животных. Этиловый спирт окисляется до уксусной кислоты и связывается с КоА.

Циклические реакции, в которых происходит преобразование уксусной кислоты, носят название цикла ди- и трикарбоновых кислот, или цикла Кребса, по имени ученого, впервые описавшего эти реакции. В результате ряда последовательных реакций происходит декарбоксилирование — отщепление углекислого газа и окисление — снятие водорода с образующихся веществ. Углекислый газ, образующийся при декарбоксилировании ПВК и в цикле Кребса, выделяется из митохондрий, а далее из клетки и организма в процессе дыхания. Таким образом, углекислый газ образуется непосредственно в процессе декарбоксилирования органических веществ. Весь водород, который снимается с промежуточных веществ, соединяется с переносчиком НАД⁺, и образуется НАД•2Н. При фотосинтезе углекислый газ соединяется с промежуточными веществами и восстанавливается водородом. Здесь идет обратный процесс.

Общее уравнение декарбоксилирования и окисления ПВК:

2С₃Н₄0₃ + 6Н₂0 + 10НАД⁺ -> 6С0₂ + 10НАД• Н.

Проследим теперь путь молекул НАД•2Н. Они поступают на кристы митохондрий, где расположена дыхательная цепь ферментов. На этой цепи происходит отщепление водорода от переносчика с одновременным снятием электронов. Каждая молекула восстановленного НАД•2Н отдает два водорода и два электрона. Энергия снятых электронов очень велика. Они поступают на дыхательную цепь ферментов, которая состоит из белков — цитохромов. Перемещаясь по этой системе каскадно, электрон теряет энергию. За счет этой энергии в присутствии фермента АТФ-азы синтезируются молекулы АТФ. Одновременно с этими процессами происходит перекачивание ионов водорода через мембрану на наружную ее сторону. В процессе окисления 12 молекул НАД-2Н, которые образовались при гликолизе (2 молекулы) и в результате реакций в цикле Кребса (10 молекул), синтезируются 36 молекул АТФ. Синтез молекул АТФ, сопряженный с процессом окисления водорода, называется окислительным фосфорилированием. Этот процесс был впервые описан русским ученым В. А. Энгельгардтом в 1931 г.

Конечным акцептором электронов является молекула кислорода, поступающая в митохондрии при дыхании. Атомы кислорода на наружной стороне мембраны принимают электроны и заряжаются отрицательно. Положительные ионы водорода соединяются с отрицательно заряженным кислородом, и образуются молекулы воды. Вспомним, что кислород атмосферы образуется в результате фотосинтеза при фотолизе молекул воды, а водород идет на восстановление углекислого газа. В процессе энергетического обмена водород и кислород вновь соединяются и превращаются в воду.

Обобщенная реакция кислородного этапа окисления:

2С₃Н₄0₃ + 4Н + 60₂ -> 6С0₂ + 6Н₂0;

36АДФ -> 36АТФ.

Итак, выход молекул АТФ при кислородном окислении в 18 раз больше, чем при бескислородном.

Суммарное уравнение окисления глюкозы на двух этапах:

С₆Н₁₂0₆ + 60₂—> 6С0₂ + 6Н₂0 + Е —> Q (тепло).

38АДФ —> 38АТФ

Таким образом, при расщеплении глюкозы на двух этапах образуется суммарно 38 молекул АТФ, причем основная часть — 36 молекул — при кислородном окислении. Такой выигрыш энергии обеспечил преимущественное развитие аэробных организмов по сравнению с анаэробными.

Эффективность энергетического обмена. Общее количество энергии, выделившееся в процессе энергетического обмена, составляет 2880 кДж/моль. Из них часть рассеивается в виде тепла, а часть запасается в 38 молекулах АТФ. Энергия, запасенная в 1 моль АТФ, составляет 30,6 кДж/моль. В 38 молекулах АТФ запасается 38 • 30,6= 1162,8 кДж/моль. Эффективность процесса дыхания составляет:

(1162,8 : 2880) • 100% = 40,37%.

Таким образом, при аэробном окислении глюкозы запасается в виде АТФ 40,37% энергии.

При анаэробном окислении образуются лишь две молекулы АТФ. Рассчитаем эффективность этого процесса. Общее количество энергии спиртового брожения составляет 210 кДж/моль. Эффективность спиртового брожения:

(2 •30,6: 210) • 100% = 29,14%.

Общее количество энергии при молочнокислом брожении (гликолиз в мышцах) составляет 150 кДж/моль. Эффективность молочнокислого брожения:

(2 • 30,6 : 150) • 100% = 40,8%.

Сравним эти данные с КПД различных двигателей. В лучших турбинах КПД использования энергии составляет 20—25%. В двигателях внутреннего сгорания — 35%. Эффективность окисления органических веществ в живых организмах не вызывает сомнения.

Процессы дыхания, или биологического окисления, и горения схожи по конечному результату, но не по сберегаемости энергии. При горении вся энергия переходит в световую и тепловую, ничего при этом не запасается. В процессе дыхания часть энергии сберегается в молекулах АТФ, которые впоследствии используются в реакциях пластического обмена при синтезе органических веществ.

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА СРОЧНОВ процессе энергетического обмена было выделено 19656 кдж энергии часть которого использовано для синтеза 266 молекул атф укажите коичество энергии которое было выделено на первом этапе и на втором этапе

Ответ под буквой В…………..

9 месяцев назад

Млекопитающие отделились от ствола первичных наземных пресмыкающихся раньше, чем ответвились от них птицы.

В организации млекопитающих имеется ряд признаков, общих с земноводными: наличие большого количества кожных желез, отсутствующих у пресмыкающихся, сочленение черепа с позвоночником при помощи двойного мыщелка, голеностопное сочленение, левая дуга аорты. Все это дает право считать, что предки млекопитающих произошли от чрезвычайно древних первичных пресмыкающихся — котилозавров (Cotylosauria), имеющих много общих черт с древними ископаемыми земноводными — стегоцефалами. Предки млекопитающих отделились от звероподобных пресмыкающихся чрезвычайно давно — еще в самом начале мезозойской эры, и жили в виде самостоятельной группы звероящеров, причем у них постепенно выработались характерные для млекопитающих отличительные признаки. Такими основными признаками для организации млекопитающих являются: преобразование чешуйчатого покрова в волосяной покров; 2) прогрессивное изменение сердца и легких и в связи с этим приобретение теплокровности; 3) дифференцировка зубов на резцы, клыки и коренные, что дало возможность не только захватывать пищу, но и пережевывать ее; 4) своеобразное, характерное для млекопитающих самостоятельное прикрепление нижней челюсти к черепу и в связи с этим усложнение строения слуховых косточек; 5) прогрессивное развитие головного мозга, развитие коры переднего мозга как центра сознания, а также совершенное строение органов обоняния и слуха; 6) наконец, способность рождать живых детенышей и кормить их молоком.

Только в третичный период эти мелкие зверьки, благодаря своим прогрессивным признакам, давшим им преимущества в борьбе за существование над другими наземными позвоночными, постепенно вытеснили занимавших до сих пор господствующее положение пресмыкающихся и сделались сами господствующим классом кайнозойской эры.

11 месяцев назад

Хрящевые рыбы это- акулы, скаты, химеры.
Скелет: хрящевой.
Хорда: сохраняется в течении всей жизни.
Жаберные крышки: нету.
Плавательный пузырь: нету.

11 месяцев назад

атмосферой , которая защищает нас от этого

11 месяцев назад

Т = 1125 нуклеотидов => А = 1125 нуклеотидов.

А + Т = 2250 нуклеотидов.

На Г + Ц придется 3510 (5760 — 2250 = 3510) нуклеотидов => Г = Ц = 1755 нуклеотидов.

Ответ: А = 1125 нуклеотидов, Г = 1755 нуклеотидов, Ц = 1755 нуклеотидов.

4 месяца назад

Образование АТФ в процессе энергетического обмена. — Студопедия.Нет

Энергетическим обменом или диссимиляцией называются процессы распада и окисления клеткой органических соединений. Внутриклеточный этап энергетического обмена подразделяется на два периода.

Первый период безкислородный (анаэробный). Глюкоза поступает из крови в цитоплазму клеток, где под действием ферментов преобразуется в две молекулы молочной кислоты. В реакции участвуют АДФ и Н₂РО_4.

С₆Н₂ О₆ + 2Н₃ РО₄ + 2АДФ → С ₃Н₆ О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

Образование двух молекул АТФ из одной молекулы глюкозы в целом мало эффективно. Количество выделяемой энергии невелико 200 кДж. Основные процессы, связанные с накоплением энергии, происходит во втором периоде.

Второй период – кислородный (аэробный) называют окислительным фосфорилированием (клеточное дыхание). Входе его наблюдается полное кислородное расщепление молочной кислоты до двуокиси углерода СО_2.Происходит освобождение атомов водорода Н (водород выделяется из углеводов в результате прохождения ими сложного ряда химических превращений, называемых циклом Кребса).

Реакция протекает с участием АДФ и Н₃ РО_4.

2С₂ Н₆ О₃ + 6О + 36АДФ + 36НРО → 6СО + 36 АТФ + 42НО

При этом выделяется большое количество энергии 2600 кДж. Окислительное фосфорилирование совершается в митохондриях клеток. Атомы водорода Н (электроны и протоны) переносятся на систему ферментов в митохондриальной мембране. Здесь они окисляются, то есть теряют электроны: Н _{2 __}— 2 _е→ 2Н⁺. Образуются свободные электроны е и ионы водорода Н ⁺ (протоны). В ходе дыхания электроны несколько раз пересекают мембрану, вынося протоны Н⁺ в наружную поверхность. Количество положительно заряженных протонов там резко возрастает. Возникает градиент концентрации протонов и электрический потенциал. Благодаря ему, протоны стремятся вернутся назад во внутрь.

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ

1.4.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО УСВОИТЬ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ ЗАНЯТИЯ

а) типы и виды клеток;

б) организация и функция клеточной мембраны и цитоплазмы;

в) строение и функция клеточного ядра;

г) строение и функция органоидов клетки.

ПРОВЕРКА ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Структурно – функциональная организация эукариотической клетки. Химический состав клетки: макро- и микроэлементы. Вода значение водных связей в процессах жизнедеятельности клетки. Органические связи – углевместимость вещей живых организмов. Цитоплазма и цитоскелет. Циклоз. Органеллы цитоплазмы — мембранные и немембранные, назначение и принципы функционирования. Включения в клетках их функции.

Ядро – центральный информационный аппарат клетки. Структура интерфазного ядра. Хромосомный и геномный уровни организации наследственного материала. Хроматин: еухроматин, гетерохроматин. Методы изучения структуры и функционирования клеток.

Клетка как открытая система. Ассимиляция, диссимиляция. Клеточные мембраны. Их структура и функции. Принцип компартментации. Рецепторы клеток. Транспорт веществ через плазмолемму. Организация потоков веществ и энергии в клетке. Этапы энергетического обмена. Энергетическое обеспечение клеток АТФ. Разделение энергии. Этапы энергетического обмена. Энергетическое обеспечение клеток АТФ, Разделение энергии.

ПРОВЕРКА ИСХОДНОГО УРОВНЯ ПО ТЕСТАМ

1. Элементарной структурной единицей живой материи является:

а) ткань, б) углеводы, в) орган, г) нуклеиновые кислоты, д) клетка.

2. Органические вещества, выполняющие в клетке функции ферментов:

а) белки, б) углеводы, в) жиры, г) нуклеиновые кислоты, д) фосфолипиды.

3. Непрерывность жизни обеспечивается благодаря функции клетки:

а) обмен веществ и энергии, б) возбудимость, в) рост и размножение клеток, г) биосинтез органических соединений, д) биосинтез белков.

4. Выбрать органоиды клетки, в которых происходит образование энергии:

а) клеточный центр, б) лизосомы, в) рибосомы, г) хлоропласты, д) митохондрии).

5. К прокариотам относятся:

а) гаметы, б) фаги, в) вирусы, г) сине-зеленые водоросли, д) бактерии.

6. В каких органоидах содержится ДНК:

а) лизосомах, б) рибосомах, в) клеточном центре, г) митохондриях, д) комплексе Гольджи?

7. Органические вещества из неорганических образуются в процессе:

а) синтеза АТФ, б) синтеза белков, в) фотосинтеза, г) транскрипции, д) трансляции.

8. В клетках человека при физической нагрузке резко усиливается процесс синтеза АТФ, который происходит в:

a) рибосомах; б) лизосомах; в) комплексе Гольджи; г) блефаропласте; д) митохондриях.

9. Наружная мембрана клетки имеет множество микроворсинок. При их повреждении будет нарушена функция:

а) пиноцитоз; б) фагоцитоз; в) проведение нервного импульса; г) защитная;

д) всасывание.

10. Какие из органелл клетки включены в работу на завершающем этапе, связанном с формированием капель секрета?

а) свободные рибосомы цитоплазмы; б) лизосомы; в) гранулярная эндоплазматическая сеть; г) пластинчатый комплекс Гольджи; д) гладкая эндоплазматическая сеть.

11.Необходимейшим веществом в клетке, участвующим почти во всех химических реакциях является:

А. Полинуклеотид. Б. Полисахарид. В. Полипептид. Г. Вода.

12.Какая структура клетки образует своеобразный барьер, через тонкие каналы этой части клетки осуществялется транспорт веществ в клетку и обратно?

А. Эндоплазматическая сеть. Б. Цитоскелет В. Плазматическая мембрана. Г. Пластиды

13.Вода – основа жизни:

А. Она может находиться в трех состояниях (жидком, твердом и газообразном). Б. В клетках зародыша ее больше 90%. В. Является растворителем, обеспечивающим как приток веществ в клетку так и удаление из нее продуктов обмена. Г. Охлаждает поверхность при испарении.

14.Биоэлементами называют химические элементы:

А. входящие в состав живой и не живой природы

Б. Участвующие в жизнедеятельности клетки

В. Входящие в состав неорганических молекул

Г. Являющиеся главным компонентом всех органических соединений клетки

15.Понятие «гомеостаз» характеризует:

А. Состояние динамического равновесия природной системы, поддерживаемое деятельностью регуляторных систем.

Б. Процесс разрушения клеток путем их растворения.

В. Общее снижение жизнеспособности организма.

Г. Процесс расщепления углеводов в отсутствии кислорода.

16.Метаболизм складывается из двух взаимосвязанных и противоположно направленных процессов:

А. Жизни и смерти, Б. Синтеза и распада. В. возбуждения и торможения.

Г. Поглощения кислорода и выделение углекислого газа.

СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ:

Энергетический метаболизм — обзор

19.2.2 ПТМ ключевых белков энергетического метаболизма в ответ на физические упражнения

Энергетический метаболизм — это процесс выработки энергии (АТФ) из питательных веществ и включает ряд взаимосвязанных путей, которые могут функционировать в наличие или отсутствие кислорода. Аэробный метаболизм превращает одну молекулу глюкозы в 30–32 молекулы АТФ. Ферментация или анаэробный метаболизм менее эффективен, чем аэробный метаболизм.

Упражнения неразрывно связаны с энергетическим метаболизмом (Westerterp and Plasqui, 2004), и один из способов, которым клетки удовлетворяют повышенную потребность в энергии во время упражнений, — это усиление синтеза митохондрий, генераторов энергии клеток.Поскольку митохондрии являются основными регуляторами клеточного энергетического метаболизма, обеспечивая подавляющее большинство АТФ для клеточной активности, митохондриальная дисфункция была связана с патогенезом некоторых метаболических нарушений, включая ожирение и сахарный диабет II типа (СД2) (Boudina et al., 2005; Bugger et al., 2010). Следовательно, важно определить факторы, которые контролируют функцию митохондрий и энергетический метаболизм, а также регулируют адаптивные метаболические реакции, необходимые в связи с увеличением потребности в энергии, связанной с упражнениями.

В нескольких исследованиях проанализировано влияние периода физической нагрузки на характер экспрессии и PTM нескольких классов белков и выявлено, что примерно 90% идентифицированных белков связаны с энергетическим метаболизмом, включая ферменты, участвующие в катаболизме глюкозы, синтезе АТФ и обмене глутамата. (Динг и др., 2006).

Каталитическая емкость фермента может быть изменена нековалентным связыванием аллостерических эффекторов и / или ковалентными ПТМ, что включает изменение исходного химического состава белка после его трансляции.Во время процесса PTM биохимические группы, такие как ацетил, фосфат, метил, убиквитин, а также различные липидные и углеводные остатки, могут быть присоединены к определенным аминокислотам в белках или удалены из них. ПТМ являются одним из наиболее важных механизмов активации, изменения или подавления функций белков и представляют собой важный способ диверсификации и регулирования ферментативной активности (Walsh et al., 2005). Это хорошо организованный процесс, потому что каждый PTM требует специализированного белка, который катализирует конкретную модификацию, а некоторые из них обратимы под действием определенного белка.

Сосредоточившись на наиболее важных PTM, связанных с адаптивными метаболическими ответами на интенсивную физическую нагрузку, ниже будет описан список фосфорилированных, ацетилированных и убиквитинированных белков.

Фосфорилирование — Во время сокращения мышц индуцируется ряд стрессоров (повышенное соотношение АМФ / АТФ, ROS и выработка лактата, поток Ca ^{2 +}, гипоксия, снижение доступности энергии) и все вместе изменяют посттрансляционный статус ключевой клетки. сигнальные киназы.В первом глобальном анализе фосфопротеома скелетных мышц человека у здоровых людей было описано 367 сайтов фосфорилирования в 144 фосфопротеинах. Более четверти составляли саркомерные белки сократительного аппарата. Другие сайты фосфорилирования были идентифицированы в некоторых ферментах метаболизма гликогена и в некоторых субъединицах киназы и фосфатазы, которые регулируют фосфорилирование гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы (Lundby et al., 2012). В митохондриях другие авторы идентифицировали 155 различных сайтов фосфорилирования в 77 митохондриальных фосфопротеинах, которые в основном участвуют в окислительном фосфорилировании (OXPHOS) (наиболее часто), цикле TCA, переносчиках жиров, β-окислении, деградации аминокислот, механизмах импорта и переносчиках, кальциевый гомеостаз и апоптоз (Zhao et al., 2011). Недавний глобальный фосфопротеомный анализ мышц человека в ответ на один цикл интенсивных упражнений (10-минутная езда на велосипеде при 90% V̇O ₂ макс) выявил 1004 уникальных регулируемых физическими упражнениями фосфозита на 562 белках, включая субстраты известных киназ, регулируемых упражнениями. [например, AMP-зависимая протеинкиназа (AMPK), протеинкиназа A (PKA), кальций / кальмодулин-зависимая протеинкиназа (CaMK), митоген-активированная протеинкиназа (MAPK) и мишень рапамицина у млекопитающих (mTOR)], хотя большинство этих целей ранее не были связаны с передачей сигналов при физической нагрузке (Hoffman et al., 2015).

Острые ПТМ клеточных сигнальных киназ, таких как CaMKII, p38MAPK и AMPK, действуя отдельно или в комбинации друг с другом, могут впоследствии активировать нижестоящие факторы транскрипции и коактиваторы, которые выполняют регуляторные роли в координации экспрессии как ядерных, так и ядерных компонентов. кодируемые митохондриями белки, такие как коактиватор рецептора γ, активируемый пролифератором пероксисом (PGC-1α) (Egan et al., 2010). PGC-1α, так называемый «главный регулятор» митохондриального биогенеза, запускает пути, которые способствуют митохондриальному синтезу и регулируют как митохондриальную активность, так и энергетический метаболизм (Liang and Ward, 2006).Фосфорилирование PGC-1α на разных участках приводит к повышенной активности и последующей транслокации как в ядро (Little et al., 2010), так и в митохондрии (Safdar et al., 2011) во время острых упражнений, где он привлекает и корегулирует несколько факторов транскрипции. которые контролируют экспрессию генов скелетных мышц, включая ядерный респираторный фактор 1 (NRF-1), ядерный респираторный фактор 2 (NRF-2), связанный с эстрогеном рецептор альфа (ERRα) и фактор митохондриальной транскрипции A (TFAM) (Egan and Zierath, 2013; Хоули и др., 2014).

Кроме того, острые упражнения также вызывают фосфорилирование белка p53, мощного регулятора митохондриального содержания, функции и биогенеза (Bartlett et al., 2014). Фосфорилирование p53 по серину 15, обычно связанное с повышенной стабильностью и активностью, происходило параллельно с классическим индуцированным физической нагрузкой фосфорилированием как AMPK, так и p38MAPK, что позволяет предположить, что эти киназы могут служить вышестоящими киназами, модифицирующими активность p53.

Ацетилирование —Протеомное исследование митохондрий печени мышей, сравнивающее малоподвижный образ жизни, форсированные упражнения на выносливость и группы форсированной выносливости плюс 3-часовое восстановление, выявило 277 сайтов ацетилирования на 133 митохондриальных белках (Safdar et al., 2011). Деацетилазы играют важную роль в энергетическом обмене. Одним из хорошо зарекомендовавших себя метаболических субстратов сиртуина 1 (SIRT1) является PGC-1α, который при деацетилировании и активации приводит к транскрипционному переключению с гликолитических генов на глюконеогенные в печени и, таким образом, увеличивает производство глюкозы в печени. В печени и скелетных мышцах деацетилирование PGC-1α с помощью SIRT1 индуцирует экспрессию генов ферментов окисления жирных кислот, а в печени натощак это деацетилирование сдвигает потребление топлива с глюкозы на жирные кислоты (Gerhart-Hines et al., 2007).

SIRT1 также деацетилирует другие факторы транскрипции, такие как белок вилочного бокса O1 (FOXO1) и сигнальный преобразователь и активатор транскрипции 3 (STAT3). Деацетилирование FOXO1, важнейшего медиатора энергетического метаболизма всего тела, активирует гены-мишени, участвующие в глюконеогенезе в гепатоцитах (Rui, 2014). Принимая во внимание, что PGC-1α служит коактиватором для FOXO1, деацетилирование как PGC-1α, так и FOXO1 с помощью SIRT1 может иметь синергетический эффект на их общие гены-мишени глюконеогена.Фактор транскрипции STAT3 действует как негативный регулятор глюконеогенеза, подавляя экспрессию PGC-1α и, таким образом, ингибируя глюконеогенез в печени. Деацетилирование STAT3 с помощью SIRT1 ингибирует его фосфорилирование и его транслокацию в ядро, где он репрессирует экспрессию PGC-1α, и его подавление глюконеогенеза ослабляется (Nie et al., 2009).

Убиквитинирование — Еще одним важным ПТМ, регулирующим энергетический метаболизм митохондрий, является убиквитин-зависимая деградация митохондриальных белков.Оборот нескольких белков OXPHOS зависит от убиквитин-протеасомной системы (UPS). В частности, UPS-зависимая деградация субъединицы A сукцинатдегидрогеназы (SDHA) способствует SDHA-зависимому потреблению кислорода и увеличивает уровни АТФ, малата и цитрата (Lavie et al., 2018). Исследование, проведенное на мужчинах, подвергавшихся различным режимам тренировок, и один цикл упражнений, выполняемых в тренированном состоянии, продемонстрировал, что длительные традиционные тренировки на выносливость и отягощения будут стимулировать повышенную регуляцию базальных уровней молекулярных маркеров UPP в качестве механизма ремоделирования мышц для поддержания оптимальный размер волокон типа I.Эти результаты предполагают, что адаптация, связанная с тренировкой на выносливость, больше зависит от процессов деградации белка UPP, чем адаптации, вызванной тренировкой с отягощениями.

20: Обмен энергии — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Без заголовков

Метаболизм — это набор поддерживающих жизнь химических преобразований в клетках живых организмов.Три основные цели метаболизма — это преобразование пищи / топлива в энергию для запуска клеточных процессов, преобразование пищи / топлива в строительные блоки для белков, липидов, нуклеиновых кислот и некоторых углеводов и устранение азотистых отходов. Эти катализируемые ферментами реакции позволяют организмам расти и воспроизводиться, поддерживать свои структуры и реагировать на окружающую среду. Метаболизм обычно делится на две категории: катаболизм , разрушение органических веществ, например, клеточным дыханием, и анаболизм , накопление компонентов клетки, таких как белки и нуклеиновые кислоты.Обычно разрушение высвобождает энергию, а наращивание — потребление энергии.

20,0: прелюдия к энергетическому метаболизму
Рецептор инсулина расположен в клеточной мембране и состоит из четырех полипептидных цепей: двух идентичных цепей, называемых α-цепями, и двух идентичных цепей, называемых β-цепями. Цепи α, расположенные на внешней поверхности мембраны, состоят из 735 аминокислот каждая и содержат сайт связывания инсулина. Β-цепи представляют собой интегральные мембранные белки, каждый из которых состоит из 620 аминокислот.
20.1: АТФ — универсальная валюта энергии
Гидролиз АТФ высвобождает энергию, которую можно использовать для клеточных процессов, требующих энергии.
20.2: Стадия I катаболизма
Во время пищеварения углеводы расщепляются на моносахариды, белки расщепляются на аминокислоты, а триглицериды расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Большинство реакций пищеварения происходит в тонком кишечнике.
20.3: Обзор стадии II катаболизма
Ацетил-КоА образуется в результате распада углеводов, липидов и белков. Он используется во многих биохимических путях.
20.4: Стадия III катаболизма
Ацетильная группа ацетил-КоА входит в цикл лимонной кислоты. Для каждого ацетил-КоА, который входит в цикл лимонной кислоты, продуцируются 2 молекулы диоксида углерода, 3 молекулы НАДН, 1 молекула АТФ и 1 молекула FADh3.Восстановленные коферменты, продуцируемые циклом лимонной кислоты, повторно окисляются реакциями цепи переноса электронов. Эта серия реакций также создает градиент pH на внутренней митохондриальной мембране, который стимулирует синтез АТФ из АДФ.
20,5: Стадия II углеводного катаболизма
Моносахарид глюкоза расщепляется посредством серии катализируемых ферментами реакций, известных как гликолиз. На каждую расщепленную молекулу глюкозы образуются две молекулы пирувата, две молекулы АТФ и две молекулы НАДН.В отсутствие кислорода пируват превращается в лактат, а НАДН повторно окисляется до НАД +. В присутствии кислорода пируват превращается в ацетил-КоА, а затем входит в цикл лимонной кислоты. Больше АТФ может быть образовано при расщеплении глюкозы.
20,6: Стадия II липидного катаболизма
Жирные кислоты, полученные при расщеплении триглицеридов и других липидов, окисляются посредством серии реакций, известных как β-окисление. В каждом раунде β-окисления продуцируется 1 молекула ацетил-КоА, 1 молекула НАДН и 1 молекула FADh3.Ацетил-КоА, НАДН и FADh3 используются в цикле лимонной кислоты, цепи переноса электронов и окислительном фосфорилировании с образованием АТФ.
20.7: Стадия II катаболизма белков
Обычно первым шагом в расщеплении аминокислот является удаление аминогруппы, обычно посредством реакции, известной как переаминирование. Углеродные скелеты аминокислот подвергаются дальнейшим реакциям с образованием соединений, которые можно использовать либо для синтеза глюкозы, либо для синтеза кетоновых тел.
20.E: Энергетический метаболизм (упражнения)
Проблемы и выбор решений для главы.
20.S: Энергетический метаболизм (Резюме)
Чтобы убедиться, что вы понимаете материал этой главы, вам следует проанализировать значения выделенных жирным шрифтом терминов в следующем резюме и спросить себя, как они соотносятся с темами. в главе.

2. Энергетический метаболизм — обзор • Функции клеток и человеческого тела

Содержимое:

1.Основные условия энергетического обмена

2. Энергетический обмен

3. Роль органов в энергетическом обмене

Основные термины энергетического обмена

Метаболизм (от греч. метаболе — изменение) — это набор всех химических реакций, происходящих в организме . Они включают преобразование питательных веществ, в большинстве случаев катализируемое и регулируемое.

Метаболические реакции часто соединяются вместе, образуя метаболических путей , где одно вещество преобразуется посредством серии реакций в другое.В этом процессе образуются различные промежуточные продукты , которые могут выступать в качестве исходного субстрата для других метаболических путей.

Например, пируват может быть преобразован в лактат, или он может образовывать аминокислоту аланин, участвовать в образовании глюкозы в процессе глюконеогенеза или превращаться в ацетил-КоА и действовать как источник энергии.

Мы называем это взаимное преобразование питательных веществ с различными промежуточными продуктами промежуточным (или промежуточным ) метаболизмом .

Метаболические реакции в целом можно разделить на анаболические и катаболические .

1) Анаболические реакции (гр.

ана — вверх)

Анаболические реакции синтетические; они конструируют более сложные вещества из более простых. Им требуется энергия, которая расходуется в ходе реакции, поэтому они относятся к группе эндергонических реакций.

Анаболические реакции в организме человека представлены глюконеогенезом, синтезом гликогена, жирных кислот, ТАГ (так называемый липогенез), аминокислот, белков, кетоновых тел, мочевины или других веществ.

2) Катаболические реакции (гр.

кат. — вниз)

Катаболические реакции включают расщепление, разложение или разложение сложных веществ на более простые. Энергия высвобождается во время этого процесса и может быть использована для образования макроэргических молекул.

Среди наиболее важных катаболических реакций, происходящих в нашем организме, — гликолиз, гликогенолиз, липолиз, бета-окисление, разложение кетоновых тел, белков или аминокислот.

Некоторые метаболические пути имеют характер как анаболических, так и катаболических реакций и называются амфиболическими (гр. амфи- оба).

Хорошим примером является цикл лимонной кислоты, который завершает окисление углеродного скелета всех питательных веществ (катаболический путь), но его промежуточные соединения служат субстратами для анаболических путей (альфа-кетоглутарат превращается в глутамат; сукцинил-КоА в гем или цитрат используется в синтезе жирных кислот).

Группа реакций, которые служат для пополнения промежуточных продуктов других метаболических путей, называются анаплеротическими реакциями (группа aná — вверх и plerotikos — для заполнения).Эти реакции, например, дополняют цикл лимонной кислоты, в основном оксалацетатом (с использованием глюкозы, лактата или глюкогенных аминокислот) и альфа-кетоглутаратом (из глутамата).

Энергетический обмен

A непрерывный регенерация макроэргические соединения , служащие источником свободной энергии для эндергонических реакций, жизненно важны для поддержания жизни. Их производство начинается с катаболизма высокомолекулярных веществ.Фрагменты, созданные этим процессом, превращаются в основные промежуточные продукты (например, ацетил-КоА), которые дополнительно (в случае аэробного метаболизма) окисляются в цикле лимонной кислоты, и образующиеся коферменты (NADH + H ⁺ a FADH ₂) используются в цепи переноса электронов для производства АТФ.

ATP

АТФ — важнейшее и универсальное макроэргическое соединение. Частично он служит накопителем энергии, но в основном обеспечивает передачу свободной энергии (G) в клетках.Несмотря на то, что существуют макроэргические соединения, способные выделять большее количество энергии, чем АТФ, они не так широко используются. Причина — относительная стабильность ангидридной связи, которая устойчива к самопроизвольному гидролизу (в отличие от других ангидридов) и расщепляется только в присутствии ферментов.

Вещества с более отрицательными значениями G (например, фосфоенолпируват, фосфокреатин, 1,3-бисфосфоглицерат,…) могут использоваться в процессе регенерации АТФ.

Существует два пути синтеза АТФ в клетках животных:

1) Фосфорилирование на уровне субстрата

2) Аэробное фосфорилирование и дыхательная цепь

1) Фосфорилирование на уровне субстрата

Это процесс энергетического сочетания экзергонической реакции с синтезом АТФ из АДФ и Pi (неорганического фосфата).Наиболее распространены три реакции: две происходят во время гликолиза (превращение фосфоенолпирувата в пируват и 1,3-бисфосфоглицерата в 3-фосфоглицерат) и одна является частью цикла лимонной кислоты (превращение сукцинил-КоА в сукцинат).

2) Аэробное фосфорилирование и дыхательная цепь

Чтобы узнать подробнее об этом типе синтеза АТФ, см. Подраздел 2/7.

Высвобождение энергии из ATP (гидролиз ATP ) происходит в несколько этапов.

АТФ → АДФ + Pi (ΔG = — 30,5 кДж / моль)

ADP все еще содержит одну макроэргическую связь, которая может служить источником энергии. Однако использование АДФ вместо АТФ создает проблемы из-за субстратной специфичности ферментов. Вот почему большая часть АДФ подвергается реакции превращения, катализируемой аденилат киназой : 2 АДФ → АТФ + АМФ, и клетка использует образующийся АТФ.

АТФ → АМФ + PPi (ΔG = — 45,6 кДж / моль)

Можно расщепить PPi ферментом дифосфатазой (также называемой пирофосфатазой) и дополнительно высвободить энергию.

Макроэргические соединения прочие

1) Другие нуклеозидтрифосфаты

Другие нуклеозидтрифосфаты менее универсальны, чем АТФ, и обычно используются для определенных целей. UTP, например, обеспечивает активацию сахаридов и, таким образом, позволяет им проникать в метаболические пути.

2) Энол фосфаты

Энол фосфаты содержат ОН-группу, связанную сложноэфирной связью с фосфатной группой.Наиболее важным представителем является фосфоенолпируват ( PEP ), макроэргическое соединение с самым высоким потенциалом ΔG (до -61,9 кДж выделяемой энергии на моль). Экзотермическая степень этого превращения объясняет, почему реакция ПЭП и пирувата, протекающая при гликолизе, необратима.

3) Ацилфосфаты

Ацилфосфаты имеют ангидридную связь между COOH- и фосфатной группой. Они включают карбамоилфосфат (используется в синтезе мочевины) или 1,3-бисфосфоглицерат (промежуточный продукт гликолиза).

4) Другие макроэргические соединения

Другими группами макроэргических соединений являются гуанидинфосфаты ( креатинфосфат ) или тиоэфиры и тиоэфиры (производные HS-CoA или SAM )

Иногда встречается термин низкоэнергетические фосфаты . Согласно классическому определению, макроэргическое вещество — это вещество, способное выделять не менее 25 кДж энергии на моль.Низкоэнергетический фосфат (например, глюкозо-6-фосфат ) выделяет меньше энергии, примерно от 9 до 20 кДж / моль.

Основные промежуточные продукты энергетического обмена

В клеточном метаболизме есть несколько общих метаболических путей, которые действуют как пересечение в преобразовании питательных веществ. Наиболее важными являются пируват дегидрогеназа реакция ( PDH ), цикл Кребса цикл ( KC ) и дыхательная цепь ( RC ).Три промежуточных продукта: ацетил-КоА , пируват и НАДН занимают видное место в энергетическом метаболизме.

1) Ацетил-КоА

Синтез:

a) PHD (реакция пируватдегидрогеназы) — необратимость этой реакции является причиной того, что жирные кислоты в большинстве случаев не могут быть преобразованы в глюкозу

б) Разложение аминокислот — только лизин и лейцин разлагаются непосредственно до ацетил-КоА, другие аминокислоты превращаются в него через пируват

c) Бета-окисление жирных кислот и разложение кетоновых тел

использование:

а) Цикл Кребса и последующая дыхательная цепь (синтез АТФ)

б) Синтез жирных кислот и кетоновых тел (при избытке ацетил-КоА)

в) Синтез холестерина

2) Пируват

Синтез:

а) Аэробный гликолиз

б) Окисление лактата (катализируемое лактатдегидрогеназой)

c) Разложение некоторых аминокислот

использование:

a) Синтез ацетил-КоА (PDH)

б) Синтез лактата — происходит во время анаэробного гликолиза для регенерации коферментов NADH + H ⁺ обратно в NAD ⁺

c) Синтез аланина (катализируемый аланинаминотрансферазой)

d) Синтез оксалоацетата (катализируемый пируваткарбоксилазой)

д) Глюконеогенез

3) НАДН

Синтез:

а) Аэробный гликолиз

б) Реакция пируватдегидрогеназы

в) Бета-окисление жирных кислот

г) Цикл Кребса

д) Окисление этанола

использование:

а) Дыхательная цепь и синтез АТФ

б) Превращение пирувата в лактат

Роль органов в энергетическом обмене

Печень

Клетки печени (гепатоциты) играют уникальную роль в промежуточном метаболизме.Они играют жизненно важную роль в обеспечении гомеостаза, синтеза различных молекул, промежуточного метаболизма и регуляции накопления и высвобождения энергии. Печень принимает участие в метаболизме всех питательных веществ .

1) Печень и метаболизм сахаридов

Печень играет важную роль в краткосрочной (в течение нескольких часов) и долгосрочной (в диапазоне от дней до недель) гликемической функции регуляции (так называемая глюкостатическая функция печени).Когда уровень глюкозы в vena portae повышается после еды, печень запускает процесс синтеза гликогена, который использует глюкозу из крови. Противоположный процесс происходит во время голодания, когда уровень глюкозы в крови падает. Глюкоза добавляется в кровоток посредством гликогенолиза (расщепление накопленного гликогена) или глюконеогенеза (когда запасы гликогена истощаются). Разложение фруктозы и галактозы также происходит в печени.

2) Печень и метаболизм липидов

Некоторые пути метаболизма липидов уникальны для печени (например, синтез кетоновых тел), но большинство из них происходит и в других тканях (хотя печень часто является наиболее важным органом в количественном отношении). Здесь происходит окисление жирных кислот, которое ускоряется во время голодания до такой степени, что вырабатывается больше энергии, чем нужно печени. Из избыточного ацетил-КоА синтезируются кетоновые тела. Печень не может утилизировать кетоновые тела и выпускает их в кровоток, где они служат альтернативным источником энергии.

Печень также играет решающую роль в метаболизме липопротеинов . Он синтезирует частицы ЛПОНП, некоторое количество ЛПВП, конвертирует ЛПОНП в ЛПНП и разрушает остатки хиломикронов, ЛПВП и часть ЛПНП. Здесь также происходит синтез из холестерина .

3) Печень и метаболизм белков и аминокислот

Некоторые реакции метаболизма белков и аминокислот происходят только в печени ( мочевина синтез ), в то время как другие могут осуществляться и другими тканями (дезаминирование и трансаминирование аминокислот, синтез несущественных АК,…).

Печень синтезирует, за исключением иммуноглобулинов, все плазматических белков (например, альбумин или факторы свертывания крови).

Другие органы

Почки

Процессы концентрации мочи и транспортировка веществ, происходящие в почках, требуют большого количества энергии. Вот почему потребление АТФ, особенно в коре почек, велико. АТФ производится в результате окислительного метаболизма глюкозы, лактата, жирных кислот и аминокислот.

Почки после печени являются вторым по важности участком глюконеогенеза (в основном во время голодания). Его основной субстрат — углеродный скелет из аминокислот (особенно глутамина). Аммиак, продукт этих реакций, выделяется непосредственно с мочой, где он действует как буфер.

Скелетные мышцы

Активные скелетные мышцы потребляют огромное количество энергии. Регенерация АТФ происходит за счет аэробного и анаэробного гликолиза, разложения жирных кислот, а также креатинфосфата.

Скелетные мышцы играют важную роль в метаболизме аминокислот, прежде всего разветвленных аминокислот (валин, лейцин, изолейцин). Углеродные скелеты, полученные в этом процессе, используются для синтеза энергии, а аминогруппы служат субстратом для синтеза аланина, глутамина и глутамата. Эти аминокислоты впоследствии в относительно больших количествах попадают в кровоток. Печень может использовать аланин, вырабатываемый скелетными мышцами, для регенерации глюкозы (цикл аланина ).

Жировая ткань

Постпрандиально (после еды, когда преобладает инсулин) жировая ткань служит местом хранения ТАГ. Он хранит липиды, полученные с пищей, а также синтезированные в печени. Во время голодания (из-за действия глюкагона) происходит липолиз — расщепление липидов на жирные кислоты и глицерин.

Мозг

Глюкоза — главный энергетический субстрат для мозга. Ежедневное потребление составляет около 120 г , но во время адаптированного голодания (которое происходит примерно через 3 недели без достаточного запаса энергии) мозг может покрыть до 50% своей потребности в энергии за счет окисления кетоновых тел .

На следующем рисунке показано взаимодействие наших органов во время физической активности:

Автор подраздела: Петра Лаврикова и Йозеф Фонтана

Метаболизм и энергетика | Блог HealthEngine

Что такое метаболизм?
Метаболизм в основном относится ко всем химическим реакциям в организме , используемым для производства энергии .Это включает в себя сложный набор процессов, которые превращают топливо в специализированные соединения, заряженные энергией. В организме главный конечный агент для производства энергии называется аденозинтрифосфатом (АТФ). Когда АТФ расщепляется или используется клетками, высвобождается огромное количество энергии. Эта энергия необходима для клеток, чтобы они могли расти и делиться, синтезировать важные соединения, сокращать мышцы и выполнять множество других важных функций.
Метаболизм , таким образом, производит энергию для выполнения всех функций различных тканей в организме.Метаболизм работает путем расщепления пищевых продуктов или соединений в организме на более мелкие компоненты. Затем они могут вступать в особые реакции с образованием АТФ. Оставшиеся компоненты перерабатываются организмом и используются для восстановления исходных соединений.

Источники энергии
В организме есть три основных типа молекул, которые оно использует для получения энергии:
Углеводы: Это соединения сахарного типа в организме. Углеводы поступают из таких продуктов, как хлеб, крупы, картофель, фрукты и сахаросодержащие продукты или напитки.Когда углеводы перевариваются в желудочно-кишечной системе, они распадаются на более мелкие молекулы, такие как глюкоза (простой сахар). Основными местами хранения углеводов в организме являются печень и мышцы.
Липиды: Это в основном относится к жирам (таким как холестерин) из рациона или хранящимся в жировой ткани (другими словами, в жировой ткани). Для получения энергии липиды расщепляются на более мелкие компоненты, называемые жирными кислотами. Следовательно, липиды на самом деле представляют собой просто цепочки жирных кислот, соединенных вместе.
Белки: Они составляют почти три четверти всех твердых веществ в организме. Таким образом, белки являются основными структурными компонентами организма. Они состоят из более мелких агентов, называемых аминокислотами, которые считаются строительными блоками белков. Белок присутствует в диете в таких продуктах, как мясо, яйца, орехи и молочные продукты.
В целом, углеводов и являются основным источником энергии для организма. Они наиболее эффективны при производстве АТФ или энергии (что означает, что они производят намного больше АТФ на количество разложенного топлива).Организм сначала расщепляет углеводы, а затем жиры и, наконец, белки, только если два других топлива истощены. Это важно, поскольку белки, как правило, менее эффективны при выработке энергии. Кроме того, белки выполняют несколько важных функций, поэтому в случае их разрушения несколько систем могут выйти из строя.
Чтобы проиллюстрировать пример, в случае голодания в организме будет меньше доступных углеводов, поэтому начнется расщепление жировых запасов в организме. Как только все доступные запасы углеводов и жира будут исчерпаны, организм начнет расщеплять белки, чтобы обеспечить энергию.
На диаграмме ниже представлены основные источники энергии организма. Они расщепляются ферментами на более мелкие частицы. Эти небольшие углеродные цепочки могут затем попасть по особым путям для выработки энергии (обсуждается ниже).

Аэробный обмен
Аэробный метаболизм относится к метаболическим процессам, которые происходят в присутствии кислорода. Кислород действует как окислитель при сгорании различных видов топлива. Происходят особые реакции, которые в конечном итоге приводят к тому, что кислород принимает электроны (маленькие отрицательно заряженные частицы).Это вызывает высвобождение энергии и производство АТФ. Продукты жизнедеятельности — это вода и углекислый газ, которые легко выводятся из организма. Углеводы — основное топливо, используемое для аэробного метаболизма.
В отсутствие кислорода некоторые реакции невозможны. Другой процесс происходит с участием пировиноградной кислоты, которая также приводит к выработке АТФ. Эти механизмы позволяют клеткам выжить еще несколько минут, когда они лишены кислорода. Анаэробный метаболизм вызывает накопление молочной кислоты.Кроме того, это менее эффективный способ производства энергии. На одну молекулу исходного топлива образуется меньше АТФ.

Углеводный обмен
Когда углеводов расщепляются в кишечнике, они превращаются в более мелкие простые сахара, которые могут всасываться. Глюкоза является основным производимым агентом. Глюкоза попадает в клетки и либо сразу же расщепляется для производства энергии, либо превращается в гликоген (форма хранения глюкозы). Основные запасы гликогена в организме находятся в печени и мышцах.При необходимости эти источники можно использовать для получения энергии.
Гликоген расщепляется с образованием глюкозы . Глюкоза претерпевает ряд реакций, чтобы в конечном итоге произвести АТФ. Эти реакции зависят от адекватного поступления кислорода и глюкозы. Если кислорода не хватает, глюкоза может расщепляться другим набором реакций, как описано выше. Однако, если глюкозы не хватает, организм обратится к другим источникам топлива для получения энергии.
Метаболизм глюкозы включает следующие этапы:
Гликолиз: В основном это относится к расщеплению глюкозы на вещество, называемое пировиноградной кислотой.В результате этой реакции образуется пара молекул АТФ.
Цикл Кребса: Пировиноградная кислота входит в цикл Кребса, превращаясь в ацетил-КоА. Это снова серия реакций, которая приводит к расщеплению топлива на диоксид углерода и воду. Это дает больше полезной энергии. Исходное соединение регенерируется, поэтому цикл может продолжаться. Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток. Это маленькие органы овальной формы с двойной мембраной, маленькие органы клеток, которые действуют как электростанции клеток.
Окислительное фосфорилирование: Во время цикла Кребса большая часть потенциальной энергии передается в виде электронов другому соединению, называемому НАД. Это нарушается в цепи переноса электронов. Происходит цепочка реакций, когда электроны передаются следующему соединению в очереди. Последним агентом, принимающим электроны, является кислород. Этот процесс генерирует много энергии, которая превращается в АТФ.

Липидный обмен
Липиды — это в основном жиры в организме, которые включают холестерин, триглицериды и фосфолипиды.Основными их компонентами являются жирные кислоты, которые выделяются при расщеплении липидов. Жирные кислоты всасываются через кишечник и попадают через лимфатическую систему. Жиры можно использовать для получения энергии или накапливать в жировой ткани. Метаболизм липидов включает следующие процессы:
Липолиз: Это относится к расщеплению жиров на их жирные кислоты и другие компоненты. Некоторые из этих агентов могут вступать непосредственно в цикл Кребса для окисления.Триглицериды расщепляются на жирные кислоты и глицерин. Последний превращается в пировиноградную кислоту, которая может войти в цикл Кребса.
Бета-окисление: Это относится к расщеплению жирных кислот в митохондриях. В результате этого процесса образуется АТФ, а также ацетил-КоА, который может вступать в цикл Кребса и производить больше энергии.
Обмен липидов эффективен с точки зрения производства АТФ. Однако липиды не растворяются в крови, поэтому доступ к их запасам может быть затруднен.Поэтому на них не полагаются для производства большого количества АТФ за короткое время, а скорее используются, когда запасы углеводов ограничены.

Кетоз
Кетоз означает повышенную концентрацию кетонов тел в крови. Наиболее распространенным производимым кетоном является уксусная кислота . Это вызвано метаболизмом преимущественно жиров при отсутствии достаточного углеводного обмена. Таким образом, это признак голодания, сахарного диабета (поскольку инсулин не может транспортировать глюкозу к клеткам) и иногда возникает, когда диета почти полностью состоит из жиров.
Когда углеводы недоступны для получения энергии, организм переключается на метаболизм жирных кислот . Организм берет их из жировой ткани (жировые запасы тела). Образующиеся жирные кислоты могут быть расщеплены для получения энергии или могут быть преобразованы в кетоновые тела в печени. Некоторые кетоны могут выделяться с дыханием и придавать ему сладкий запах (ацетоновое дыхание).

Обмен белков
Тело состоит из большого количества белков, различных структур и функций.Основной компонент белков — аминокислоты. Примерно 20 различных аминокислот составляют строительные блоки всех белков. Аминокислоты подразделяются на незаменимые (это означает, что они необходимы в диете, поскольку организм не может их синтезировать) и несущественные (что означает, что организм может вырабатывать их при необходимости).
Правильный баланс аминокислот необходим для того, чтобы можно было синтезировать все важные белки. Когда белки перевариваются, связи между аминокислотами разрываются, и они высвобождаются.Обычно аминокислоты перерабатываются и используются для производства новых белков. Однако, если источники энергии ограничены, аминокислоты можно использовать для выработки энергии. Это должно происходить только тогда, когда запасы углеводов и жиров истощаются, поскольку белки составляют несколько важных структур в организме. Если они подвергаются интенсивному метаболизму, это может нарушить функцию тканей.
В метаболизме белков происходят следующие процессы:
Дезаминирование: Первым шагом в расщеплении аминокислот является удаление аминогруппы (части аминокислотной структуры, содержащей азот и водород).В результате этого процесса образуется аммиак, который печенью превращается в мочевину. Затем мочевина может выводиться с мочой. Аминокислота превращается в соединение, называемое кетокислотой, которое может вступать в цикл Кребса.
Окисление аминокислот: Это относится к распаду кетокислот и образованию АТФ, подобно ацетил-КоА в углеводном и липидном обмене. Количество АТФ, производимого в результате метаболизма белков, немного меньше, чем метаболизм глюкозы для эквивалентных весов.

Последствия потери веса
Некоторые диеты используют вышеуказанные принципы метаболизма для снижения веса . Чтобы похудеть, ваше тело должно сжигать больше калорий (посредством упражнений), чем требуется из рациона. Некоторые диеты ограничивают общее количество калорий, что, очевидно, приведет к потере веса, поскольку будут использованы запасы энергии тела. Другие диеты работают, пытаясь изменить нормальный баланс между метаболизмом углеводов, липидов и белков. Помните, что организм сначала сжигает углеводы, а затем жиры и белки, только когда два других истощены.Поэтому, если углеводы в рационе ограничены, организм начнет сжигать жировые отложения. Низкокалорийные диеты (ЖКД) и программы замены еды, такие как диета Тони Фергюсона, работают именно по этому механизму.

Статья любезно просмотрена:
Группа по интересам онкологии DAA WA
и
Food4Health (Helen Baker Dietitian-APD)
Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о фитнесе и физических упражнениях, включая растяжки, типы упражнений, восстановление после упражнений и упражнения с нарушениями здоровья, а также некоторые полезные видеоролики, см. Фитнес и упражнения.

Для получения дополнительной информации о питании, включая информацию о типах и составе продуктов, питании и людях, условиях, связанных с питанием, а также диетах и рецептах, а также некоторых полезных видео и инструментах, см. Питание.

Для получения дополнительной информации об ожирении, медицинских и социальных проблемах, методах похудания, а также о некоторых полезных инструментах см. Ожирение и потеря веса .
Список литературы
Fine EJ, Feinman RD. Термодинамика диет для похудения. Нутр Метаб (Лондон) . 2004; 1 (1): 15. [Аннотация | Полный текст]
Guyton AC, зал JE. Учебник медицинской физиологии (10-е издание). Эдинбург: WB Saunders Company; 2000. [Книга]
Джонсон Л. Основы медицинской физиологии (2-е издание). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 1998. [Книга]
Martini F, Обер WC.Основы анатомии и физиологии (5-е издание). Нью-Джерси, Нью-Джерси: Прентис-Холл; 2001. [Книга]
Признаки рака 9: Перепрограммирование энергетического метаболизма
Признаки рака — это десять основных принципов, которые разделяют все виды рака. Вы можете прочитать первые восемь статей о признаках рака здесь. Девятый признак рака определяется как «перепрограммирование энергетического метаболизма».
Неконтролируемый рост определяет рак. Рост требует, чтобы раковые клетки воспроизводили все свои клеточные компоненты; их ДНК, РНК, белки и липиды должны быть удвоены, чтобы делиться в дочерние клетки.Конечно, этот процесс требует энергии. Раковые клетки должны соответствующим образом отрегулировать свой метаболизм, чтобы обеспечить этот безумный рост.
Дыхание 101
Клеткам требуется энергия для поглощения питательных веществ, реакции на изменения в их окружении, поддержания своей внутренней среды, роста и размножения. Энергия получается в результате расщепления питательных веществ в процессе метаболических реакций, известных как дыхание. Эта энергия хранится в небольших молекулах, известных как аденозинтрифосфат или АТФ.Когда клеткам нужна энергия, они используют дыхание для создания молекул АТФ; затем они расщепляют АТФ, чтобы подпитывать свои метаболические реакции. Дыхание бывает двух форм. Нормальные клетки в нормальных условиях подвергаются аэробному дыханию, метаболическому пути, требующему кислорода. Клетки расщепляют глюкозу на пируват, в конечном итоге образуя АТФ, при этом выделяя углекислый газ в качестве побочного продукта. Необходимый кислород получается из воздуха, которым мы дышим, проникает в нашу кровь и затем транспортируется по всем нашим тканям и органам.Когда кислорода не хватает, клетки переключаются на другой тип дыхания, называемый анаэробным дыханием. Во время анаэробного дыхания клетки расщепляют глюкозу на пируват и конструируют АТФ, но производят молочную кислоту вместо углекислого газа. Аэробное дыхание производит гораздо больше молекул АТФ, 32 на молекулу глюкозы, чем анаэробное дыхание, которое производит всего две.
Аэробный гликолиз
Гликолиз — это процесс, при котором клетки расщепляют глюкозу на пируват, первый шаг в создании молекулы, переносящей энергию, АТФ.Одним из основных наблюдений метаболизма раковых клеток является то, что они демонстрируют повышенную скорость гликолиза в периоды быстрого роста. Это явление известно как эффект Варбурга, в честь его первооткрывателя Отто Варбурга, а также известно (что несколько сбивает с толку) как аэробный гликолиз. Раковые клетки потребляют более чем в 20 раз больше глюкозы по сравнению с нормальными клетками, но выделяют молочную кислоту вместо того, чтобы полностью расщеплять ее на углекислый газ. Почему раковые клетки выбирают этот неэффективный метаболический путь, если они могут получить в 16 раз больше АТФ на молекулу глюкозы, выбрав нормальное дыхание?
Ответ двоякий.Во-первых, хотя раковые клетки производят гораздо меньше АТФ на молекулу глюкозы, они производят его намного быстрее . Раковые клетки производят АТФ почти в сто раз быстрее, чем нормальные клетки. По сути, это расчет рентабельности, когда преимущества быстрого производства АТФ перевешивают затраты, связанные с неэффективным расщеплением глюкозы. Во-вторых, речь идет не только о производстве АТФ. Раковые клетки, подвергающиеся аэробному гликолизу, также продуцируют множество промежуточных биосинтетических предшественников. Эти молекулы используются в качестве строительных блоков для производства белков, липидов и ДНК, необходимых быстро делящимся клеткам.
Раковые клетки потребляют больше глюкозы, чем нормальные клетки. Это используется при визуализации рака. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) в сочетании с компьютерной томографией (ПЭТ / КТ) используется для обнаружения абсорбции аналога глюкозы фтордезоксиглюкозы (ФДГ) опухолями. На этом изображении, помимо нормального накопления молекулы ФДГ в сердце, мочевом пузыре, почках и головном мозге, в области живота видны метастазы колоректальной опухоли в печень. (Изображение предоставлено Йенсом Маусом, Wikimedia Commons)
Жадные до глюкозы
Как раковые клетки удовлетворяют свой ненасытный аппетит к глюкозе? Глюкоза обычно проникает в клетки через белковые каналы, известные как переносчики глюкозы, которые действуют как шлюзы через поверхность клеточной мембраны, избирательно позволяя молекулам глюкозы проникать в клетку.Раковые клетки активно производят больше переносчиков глюкозы на мембранах своей клеточной поверхности, поэтому больше глюкозы попадает внутрь клетки. Попадая в клетку, глюкоза расщепляется аэробным гликолизом на молочную кислоту, чтобы быстро продуцировать АТФ и метаболические предшественники посредством различных метаболических путей. Эти пути строго контролируются, и для обработки молекул от каждого шага к следующему требуются определенные ферменты. Раковые клетки зависимы от этих метаболических предшественников; ферменты, которые контролируют эти пути, часто сверхэкспрессируются или мутируют в раковых клетках.Эта зависимость используется в стратегиях химиотерапии. Например, препараты 5-фторурацил, метотрексат и пеметрексед подавляют биосинтез молекул-предшественников ДНК. Высокое потребление глюкозы раковыми клетками также используется при визуализации рака. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) в сочетании с компьютерной томографией (ПЭТ / КТ) используется для обнаружения абсорбции аналога глюкозы фтордезоксиглюкозы (ФДГ) опухолями и имеет чувствительность и специфичность более 90% для обнаружения метастазов большинства видов рака. .
Какая польза от этого альтернативного метаболического пути для здоровых клеток? Способность быстро расти и делиться полезна в контексте заживления ран и иммунных реакций. Когда требуется иммунный ответ, иммунные клетки значительно увеличивают поглощение глюкозы, переключаются с метаболизма глюкозы посредством нормального дыхания на аэробный гликолиз и включают множество ферментов, контролирующих биосинтез белков, липидов и ДНК. Следовательно, существует прочная эволюционная основа для быстрого деления клеток и более быстрого роста, несмотря на неэффективное использование глюкозы в этом процессе.Раковые клетки используют этот метаболический переключатель, чтобы подпитывать свой собственный неконтролируемый рост.
Механизмы метаболического переключения
Таким образом, мы знаем, почему раковые клетки предпочитают переключаться с нормального дыхания на аэробный гликолиз. Следующий вопрос , как они это делают. Это активная область исследований, и мы все еще пытаемся расшифровать точные механизмы этого метаболического переключателя. В предыдущей статье я объяснил, как в опухолях часто возникают области с низким содержанием кислорода.Это активирует стрессовую реакцию гипоксии, опосредованную фактором, индуцируемым гипоксией (HIF). Однако в последние годы стало ясно, что активность HIF — это не просто реакция на низкий уровень кислорода. HIF может быть активирован в ответ на множество триггеров, таких как радиационное повреждение ДНК, передача сигналов от других белков, факторов роста и присутствие пирувата. После активации HIF может активировать гены, которые поддерживают аэробный гликолиз, и подавлять гены, участвующие в нормальном дыхании.
HIF явно играет центральную регулирующую роль в переключении метаболизма раковых клеток с нормального дыхания на аэробный гликолиз. Но каковы другие сигнальные пути, которые поддерживают этот метаболический переключатель? Один из наиболее важных путей контролируется ферментом, известным как фосфоинозитид-3-киназа (часто сокращается до PI3K). PI3K может быть активирован множеством сигналов выживания извне клетки через рецепторы на мембране клеточной поверхности. После активации путь PI3K может опосредовать рост и выживание клеток, ингибировать апоптоз, активировать ангиогенез и, в частности, активировать аэробный гликолиз.Другими словами, активация пути PI3K поддерживает раковые клетки. PI3K активирует другой белок, известный как AKT, который затем активирует белок mTOR. После активации mTOR может также активировать HIF, дополнительно поддерживая усилия HIF по переключению метаболизма раковых клеток с нормального дыхания на аэробный гликолиз. Передача сигналов PI3K негативно регулируется другим белком, известным как PTEN. Поэтому неудивительно, что раковые опухоли часто имеют мутации, которые инактивируют PTEN, предотвращая, таким образом, инактивацию передачи сигналов PI3K.
Становится все более важным понимать, что прогрессирование рака — это не столько сигнальный путь, сколько сигнальная сеть. В этой серии статей я описывал нормальные клеточные процессы, которые служат для сдерживания неконтролируемого роста и деления. Многие из сигнальных путей, участвующих в этих процессах, могут взаимодействовать друг с другом: компоненты одного пути могут регулировать другой. Например, я обсуждал, как белок P53 известен как хранитель генома, поскольку он отвечает за обнаружение и смягчение повреждений ДНК.Еще одна недавно обнаруженная функция P53 — способствовать нормальному дыханию при подавлении аэробного гликолиза. Учитывая, что P53 является наиболее часто мутируемым белком при всех раковых заболеваниях, неудивительно, что потеря нормальной функции P53 нарушает этот баланс и подталкивает клетку к аэробному гликолизу. Клеточные пути, описанные в «Признаках рака», не изолированы; при мутации они подпитываются друг другом, усиливая свои эффекты и подталкивая клетки к неконтролируемому росту, который приводит к раку.
Также важно понимать, что раковые клетки не функционируют изолированно. Опухоли — это сложные ткани, состоящие не только из раковых клеток, но также из кровеносных сосудов, иммунных клеток и других сторонних наблюдателей. Эти здоровые клетки задействованы и подорваны для выполнения задач, поддерживающих прогрессирование рака. Например, молочная кислота, секретируемая раковыми клетками, может побуждать ассоциированные с опухолью макрофаги создавать новые кровеносные сосуды для растущей опухоли посредством пути HIF. Клеточные пути, описанные в «Признаках рака», не только взаимосвязаны; собственные клетки организма, попавшие в микросреду опухоли, участвуют в дополнительных метаболических путях, поддерживая и стимулируя выживание и рост раковых клеток.
Предыдущие записи в этой серии:
Знакомство с признаками рака
Признаки рака 1: самодостаточность в сигналах роста
Признаки рака 2: нечувствительность к сигналам роста
Признаки рака 3: уклонение Апоптоз
Признаки рака 4: безграничный репликативный потенциал
Признаки рака 5: устойчивый ангиогенез
Признаки рака 6: вторжение в ткани и метастаз
Признаки рака 7: нестабильность генома и мутация
-Содействие воспалению
Что такое метаболизм?
4 сентября 2015 г.
2 мин чтения
ДОБАВИТЬ ТЕМУ В ОПОВЕЩЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Получать электронное письмо, когда новые статьи публикуются на
Укажите свой адрес электронной почты, чтобы получать сообщения о публикации новых статей.Подписывайся Нам не удалось обработать ваш запрос. Пожалуйста, повторите попытку позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, обратитесь по адресу [email protected].
Вернуться в Healio
Метаболизм — это термин, обозначающий набор химических реакций, которые происходят в клетках живых организмов для поддержания жизни. Метаболические процессы приводят к росту и воспроизводству и позволяют живым организмам сохранять свои структуры и реагировать на окружающую среду.Все химические реакции, происходящие в живых организмах, от пищеварения до переноса веществ от клетки к клетке, могут быть частью метаболизма.
Промежуточный или промежуточный метаболизм — это термин, обозначающий перенос веществ в разные клетки и между ними.
Как это работает
Есть две категории метаболизма: катаболизм и анаболизм. Катаболизм — это распад органических веществ, а анаболизм использует энергию для создания компонентов клетки, таких как белки и нуклеиновые кислоты.
Химические реакции в метаболическом процессе организованы в метаболические пути, посредством которых одно химическое вещество за несколько этапов превращается в другое химическое вещество. Ферменты помогают в этом процессе, облегчая реакции и выступая в качестве катализаторов протекания реакций. Реакции не могли бы происходить без ферментов, которые отвечают на сигналы между клетками и регулируют метаболические пути. Скорость метаболизма называется скоростью метаболизма.
Метаболизм живого организма позволяет ему определять, какие вещества питательны и полезны, а какие ядовиты.
Некоторыми другими химическими веществами и частями организма, участвующими в метаболическом процессе, являются аминокислоты, белки, липиды, углеводы, нуклеотиды, коферменты, минералы и кофакторы.
Метаболический синдром
Метаболический синдром описывает группу черт и привычек, повышающих риск ишемической болезни сердца, диабета и инсульта. Факторы риска включают избыток жира в желудке, высокий уровень триглицеридов, низкий уровень холестерина ЛПВП, также известный как «хороший холестерин», высокое кровяное давление и высокий уровень сахара в крови натощак.
Эти факторы обычно встречаются вместе. Однако у пациентов должно быть как минимум три из них, чтобы диагностировать метаболический синдром.
Человек с метаболическим синдромом вдвое увеличивает риск развития сердечных заболеваний и в пять раз чаще получает диагноз диабета, чем человек без метаболического синдрома. Это становится все более распространенным явлением в результате роста показателей ожирения среди взрослых. Можно предотвратить или отсрочить метаболический синдром с помощью здоровой диеты и физических упражнений.
Дополнительную информацию можно найти на следующих сайтах:
http://bloodjournal.hemologylibrary.org/cgi/collection/gene_expression
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003706.htm
http://www.mayoclinic.com/health/metabolism/WT00006/
http://www.nature.com/jcbfm/index.html
http://www.nutritionandmetabolism.com/
http://www.hormone.org/Public/endocrinologist.cfm
http: // www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002257.htm
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22/?depth=10
http://endo.endojournals.org/
http://www.mayoclinic.org/medicalprofs/glucocorticoid-induced-diabetes.html
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/steroids.html
http://www.cancer.gov/cancertopics/understandingcancer/estrogenreceptors
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/2099
http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=enzyme
http: // www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002353.htm
http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/ms
ДОБАВИТЬ ТЕМУ В ОПОВЕЩЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ
Получать электронное письмо, когда новые статьи публикуются на
Укажите свой адрес электронной почты, чтобы получать сообщения о публикации новых статей. Подписывайся Нам не удалось обработать ваш запрос.Пожалуйста, повторите попытку позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, обратитесь по адресу [email protected].
Вернуться в Healio
5.3 — Транспорт питательных веществ и энергетический метаболизм — Введение в физиологию животных, 2-е издание
Получение питательных веществ и энергии из пищи является многоступенчатым процессом. Для настоящих животных первым шагом является прием пищи. Затем следует переваривание, всасывание и выведение. В следующих разделах мы подробно обсудим каждый из этих шагов.
Большие молекулы, содержащиеся в неповрежденной пище, не могут проходить через клеточные мембраны. Пища должна быть разбита на более мелкие частицы, чтобы животные могли использовать питательные вещества и органические молекулы. Первым шагом в этом процессе является прием . Проглатывание — это процесс приема пищи через рот. У позвоночных зубы, слюна и язык играют важную роль в жевании (приготовлении пищи в виде комков). В то время как пища механически расщепляется, ферменты слюны также начинают химически обрабатывать пищу.Совместное действие этих процессов превращает пищу из крупных частиц в мягкую массу, которую можно проглотить и которая может перемещаться по пищеводу.
Пищеварение — это механическое и химическое разложение пищи на мелкие органические фрагменты. Важно разбить макромолекулы на более мелкие фрагменты, подходящие по размеру для всасывания через пищеварительный эпителий. Большие сложные молекулы белков, полисахаридов и липидов должны быть уменьшены до более простых частиц, таких как простой сахар, прежде чем они смогут абсорбироваться пищеварительными эпителиальными клетками.Различные органы играют определенную роль в процессе пищеварения. Рацион животных требует углеводов, белков и жиров, а также витаминов и неорганических компонентов для баланса питания. Как усваивается каждый из этих компонентов, обсуждается в следующих разделах.
Переваривание углеводов начинается во рту. Фермент слюны амилаза начинает расщепление пищевого крахмала на мальтозу, дисахарид. По мере того как пища проходит через пищевод в желудок, переваривание углеводов не происходит.Пищевод не производит пищеварительных ферментов, но производит слизь для смазки. Кислая среда в желудке останавливает действие фермента амилазы.
Следующий этап переваривания углеводов происходит в двенадцатиперстной кишке. Напомним, химус из желудка попадает в двенадцатиперстную кишку и смешивается с пищеварительным секретом поджелудочной железы, печени и желчного пузыря. Соки поджелудочной железы также содержат амилазу, которая продолжает расщепление крахмала и гликогена на мальтозу, дисахарид.Дисахариды расщепляются на моносахариды ферментами, называемыми мальтазами, сукразами и лактазами, которые также присутствуют в щеточной кайме стенки тонкой кишки. Мальтаза расщепляет мальтозу на глюкозу. Другие дисахариды, такие как сахароза и лактоза, расщепляются сахарозой и лактазой соответственно. Сахараза расщепляет сахарозу (или «столовый сахар») на глюкозу и фруктозу, а лактаза расщепляет лактозу (или «молочный сахар») на глюкозу и галактозу. Произведенные таким образом моносахариды (глюкоза) абсорбируются и затем могут использоваться в метаболических путях для использования энергии.Моносахариды транспортируются через эпителий кишечника в кровоток для транспортировки к различным клеткам организма. Шаги переваривания углеводов приведены на рис. 5.19.
Рисунок 5.19. Переваривание углеводов осуществляется несколькими ферментами. Крахмал и гликоген расщепляются на глюкозу амилазой и мальтазой. Сахароза (столовый сахар) и лактоза (молочный сахар) расщепляются сахарозой и лактазой соответственно.
Большая часть переваривания белков происходит в желудке.Фермент пепсин играет важную роль в переваривании белков, расщепляя интактный белок на пептиды, которые представляют собой короткие цепи из четырех-девяти аминокислот. В двенадцатиперстной кишке другие ферменты — трипсин, эластаза и химотрипсин — действуют на пептиды, превращая их в более мелкие пептиды. Трипсинэластаза, карбоксипептидаза и химотрипсин вырабатываются поджелудочной железой и попадают в двенадцатиперстную кишку, где действуют на химус. Дальнейшему расщеплению пептидов на отдельные аминокислоты помогают ферменты, называемые пептидазами (те, которые расщепляют пептиды).В частности, карбоксипептидаза, дипептидаза и аминопептидаза играют важную роль в восстановлении пептидов до свободных аминокислот. Аминокислоты всасываются в кровоток через тонкий кишечник. Шаги переваривания белка представлены на рис. 5.20.
Рисунок 5.20. Переваривание белков — это многоступенчатый процесс, который начинается в желудке и продолжается в кишечнике.
Переваривание липидов начинается в желудке с помощью липазы языка и липазы желудка. Однако основная часть переваривания липидов происходит в тонком кишечнике за счет липазы поджелудочной железы.Когда химус попадает в двенадцатиперстную кишку, гормональные реакции вызывают выброс желчи, которая вырабатывается в печени и хранится в желчном пузыре. Желчь способствует перевариванию липидов, в первую очередь триглицеридов, путем эмульгирования. Эмульгирование — это процесс, при котором большие липидные глобулы разбиваются на несколько маленьких липидных глобул. Эти маленькие глобулы более широко распространены в химусе, чем образуют большие агрегаты. Липиды — это гидрофобные вещества: в присутствии воды они будут агрегироваться с образованием глобул, чтобы минимизировать воздействие воды.Желчь содержит соли желчных кислот, которые являются амфипатическими, что означает, что они содержат гидрофобные и гидрофильные части. Таким образом, гидрофильная сторона солей желчных кислот может взаимодействовать с водой с одной стороны, а гидрофобная сторона — с липидами с другой. Таким образом, соли желчных кислот эмульгируют большие липидные глобулы в маленькие липидные глобулы.
Почему эмульгирование важно для переваривания липидов? Сок поджелудочной железы содержит ферменты, называемые липазами (ферменты, расщепляющие липиды). Если липид в химусе агрегируется в большие глобулы, очень небольшая площадь поверхности липидов доступна для действия липаз, что приводит к неполному перевариванию липидов.Образуя эмульсию, соли желчных кислот во много раз увеличивают доступную площадь поверхности липидов. Липазы поджелудочной железы могут более эффективно воздействовать на липиды и переваривать их, как показано на рисунке 5.21. Липазы расщепляют липиды на жирные кислоты и глицериды. Эти молекулы могут проходить через плазматическую мембрану клетки и попадать в эпителиальные клетки слизистой оболочки кишечника. Соли желчных кислот окружают длинноцепочечные жирные кислоты и моноглицериды, образуя крошечные сферы, называемые мицеллами. Мицеллы перемещаются в щеточную кайму абсорбирующих клеток тонкой кишки, где длинноцепочечные жирные кислоты и моноглицериды диффундируют из мицелл в абсорбирующие клетки, оставляя мицеллы в химусе.Длинноцепочечные жирные кислоты и моноглицериды рекомбинируют в абсорбирующих клетках с образованием триглицеридов, которые объединяются в глобулы и покрываются белками. Эти большие сферы называются хиломикронами. Хиломикроны содержат триглицериды, холестерин и другие липиды и имеют белки на своей поверхности. Поверхность также состоит из гидрофильных фосфатных «головок» фосфолипидов. Вместе они позволяют хиломикрону перемещаться в водной среде, не подвергая липиды воздействию воды.Хиломикроны покидают абсорбирующие клетки посредством экзоцитоза. Хиломикроны попадают в лимфатические сосуды, а затем попадают в кровь по подключичной вене.
Рисунок 5.21. Липиды перевариваются и всасываются в тонком кишечнике.
Витамины могут быть водорастворимыми или жирорастворимыми. Жирорастворимые витамины всасываются так же, как и липиды. Важно потреблять некоторое количество пищевых липидов, чтобы способствовать усвоению жирорастворимых витаминов. Водорастворимые витамины могут напрямую всасываться в кровоток из кишечника.
Просмотрите Рисунок 5.22 самостоятельно. Вы также можете использовать этот веб-сайт, который представляет собой обзор переваривания белков, жиров и углеводов.
Рисунок 5.22. Механическое и химическое переваривание пищи происходит в несколько этапов, начиная со рта и заканчивая прямой кишкой.
Вопрос 5.8
Какое из следующих утверждений о процессах пищеварения верно?
а.Амилаза, мальтаза и лактаза во рту переваривают углеводы.
г. Трипсин и липаза в желудке переваривают белок.
г. Желчь эмульгирует липиды в тонком кишечнике.
г. Пища не всасывается до тонкого кишечника.
Заключительный этап пищеварения — удаление непереваренной пищи и продуктов жизнедеятельности. Непереваренный пищевой материал попадает в толстую кишку, где реабсорбируется большая часть воды. Напомним, что толстая кишка также является домом для микрофлоры, называемой «кишечной флорой», которая помогает процессу пищеварения.Полутвердые отходы перемещаются по толстой кишке за счет перистальтических движений мышц и хранятся в прямой кишке. По мере того, как прямая кишка расширяется в ответ на накопление фекалий, она запускает нейронные сигналы, необходимые для создания позывов к устранению.

В процессе энергетического обмена: 1.В процессе энергетического обмена 1) синтезируются молекулы АТФ 2) из глицерина и жирных

1.В процессе энергетического обмена 1) синтезируются молекулы АТФ 2) из глицерина и жирных

Этапы энергетического обмена – Российский учебник

Урок 24. энергетика живой клетки — Естествознание — 10 класс

Конспект урока-практикума по теме «Энергетический обмен»

Энергетический обмен

Образование АТФ в процессе энергетического обмена. — Студопедия.Нет

Энергетический метаболизм — обзор

19.2.2 ПТМ ключевых белков энергетического метаболизма в ответ на физические упражнения

20: Обмен энергии — Химия LibreTexts

2. Энергетический метаболизм — обзор • Функции клеток и человеческого тела

Содержимое:

1.Основные условия энергетического обмена

2. Энергетический обмен

3. Роль органов в энергетическом обмене

Основные термины энергетического обмена

1) Анаболические реакции (гр.

2) Катаболические реакции (гр.

Энергетический обмен

ATP

1) Фосфорилирование на уровне субстрата

2) Аэробное фосфорилирование и дыхательная цепь

Макроэргические соединения прочие

1) Другие нуклеозидтрифосфаты

2) Энол фосфаты

3) Ацилфосфаты

4) Другие макроэргические соединения

Основные промежуточные продукты энергетического обмена

1) Ацетил-КоА

Синтез:

использование:

2) Пируват

Синтез:

использование:

3) НАДН

Синтез:

использование:

Роль органов в энергетическом обмене

Печень

1) Печень и метаболизм сахаридов

2) Печень и метаболизм липидов

3) Печень и метаболизм белков и аминокислот

Другие органы

Почки

Скелетные мышцы

Жировая ткань

Мозг

Метаболизм и энергетика | Блог HealthEngine

Дополнительная информация

Список литературы

Признаки рака 9: Перепрограммирование энергетического метаболизма

Что такое метаболизм?

5.3 — Транспорт питательных веществ и энергетический метаболизм — Введение в физиологию животных, 2-е издание

Share This Story, Choose Your Platform!

Related Posts

Приставки рос рас роз рас рос: Ошибка 403 — доступ запрещён

2 х 5 9: решите уравнение 2(x-5)=9 — Школьные Знания.com

Какие свойства человека относят к биологическим: 1. Какие свойства человека относят к биологическим? 2. Что, по вашему мнению, произошло бы с

Высшим исполнительным органом рф является: Статья 32. Высший исполнительный орган субъекта Российской Федерации \ КонсультантПлюс

Leave A Comment Отменить ответ