Слайд 3
Утилизация углеводов
1. Расщепление экзоферментами до моно и дисахаров
(гексоз), которые проникают в клетку активным транспортом или через
фосфотрансферную систему
2. Расщепление гексоз пополам. Перевод продуктов расщепления в пировиноградную кислоту
Слайд 4
СН3 – СО-СООН
Пировиноградная кислота является исходным соединением в
процессах биосинтеза и распада
Слайд 5
Пути расщепления глюкозы
1. ФДФ ( фруктозо 1,6-дифоставтный путь:
Эбдена Мейергофа-Парнаса)
2. Пентозный цикл(окислительный ментозофосфатный путь: Варбурга-Дикенса-Хорегера)
3. Этнера-Дудорова (2
кето, 3дезокси-6-фосфоглюконовая кислота) (КДФГ-путь)
Слайд 6
Глюкоза-6-фосфат
Глюкоза вначале фосфорилируется в положение 6
Глюкоза-6-фосфат –метаболически активная
форма глюкозы-исходное соединение для всех 3 путей ее распада
Слайд 8
ФДФ-путь
Все реакции обратимы за исключением ФОСФОФРУКТОКИНАЗЫ, ГЕКСОКИНАЗЫ и
ПИРУВАТКИНАЗЫ
Баланс: 2 пирувата
2 АТФ
2 НАД Н
Слайд 10
Пентозный цикл
Итог: подготовка исходных веществ для биосинтетических процессов.
)пентозофосфаты= предшественники нуклеотидов)
1СО2
2 НАДФ Н
Слайд 13
КДФГ-путь
Принципиальное значение имеет при использовании глюконовой кислоты в
качестве источника С и энергии. Баланс: 1 НАДФ Н
1НАД Н
1 АТФ
2 пирувата
Используется псевдомонадами
Слайд 14
Получение АТФ
АТФ-универсальный переносчик химической энергии между реакциями дающими
и использующими энергию
Энергией богаты пиросфотные связи между фосфатными группами
АТФ
Слайд 15
Получение АТФ
Регенерация АТФ осуществляется за счет 3 процессов:
1.
Фосфорилирование на уровне субстрата ( при окислении триозофосфата)
2. Окислительное
фофорилирование в дыхательной цепи
3. Фотофосфорилирование
Слайд 16
Окислительное фосфорилирование
При окислительном фосфорилировании происходит одновременный перенос 2
электронов, при этом от субстрата отщепляются 2 протона (Н+),
т.е. происходит дегидрирование
Термины донор протонов (Н+) и донор электронов употребляются как синонимы
Слайд 17
Процесс дегидрирования
Н+ переносится дегидрогеназами на коферменты НАД и
НАДФ
НАД участвует в процессах дыхания и брожения
НАДФ участвует в
восстановительных этапах биосинтетических процессов
Слайд 18
Распад гексоз
Ключевым веществом распада гексоз является пируват
Пируват при
участии ко-факторов и дегидрогеназы превращается в активированную форму АЦЕТИЛ
Ко А
Ацетил Ко А связывается с ЩУК и постепенно окисляется в ЦТК до СО2 с отщеплением Н+
Слайд 20
Распад гексоз (ЦТК)
Атомы Н+ при помощи изоцитрат, альфа-кетоклюторат
и малат-дегидрогеназ поступают в АТФ-генерирующую систему дыхательной цепи, в
которой окисление сопряжено с синтезом АТФ
Итог: окисление пирувата в ЦТК дает: 2 молекулы СО2 и 8 (Н+)
Слайд 21
ЦТК
ЦТК выполняет не только функцию, связанную с получением
энергии, но ипоставляет исходные соединения для синтеза структурных компонентов
клетки
Предшественники: альфакетоглютаровая кислота
Щавелевоуксусная кислота
Янтарная кислота
Слайд 22
Анаплерические реакции
Восполнение потери промежуточных продуктов происходит при помощи
АНАПЛЕРИЧЕСКИХ реакций, одной из функций которых, является регенерация ЩАВЕЛЕУКСУСНОЙ
( ОКСАЛОАЦЕТАТА) кислоты
Слайд 23
Анаплерические реакции
При осте на среде с глюкозой ,
она используется для синтеза всех компонентов клетки. В этом
случае анаплерические реакции служат для бесперебойной работы ЦТК
При росте на средах с ацетатом. Глиоксилатом, пируватом анаплерические пути требуются6
1. бесперебойной работе ЦТК
2. образования промежуточных продуктов синтеза сахаров
Слайд 24
Цикл Кребса -Корнберга
Рост на среде с АЦЕТАТОМ возможен
благодаря глиоксилатному циклу или циклу Кребса-Корнберга.
ОН основан на действии
2 ферментов:
1. ИЗОЦИТРАТ-ЛИАЗА расщепляет изоцитрат на янтарную и глиоксиловую кислоты
2. МАЛАТ-СИНТЕТАЗА присоединяет глиоксиловую кислоту к Ацетил-Ко А с образованием яблочной кислоты (малата)
Слайд 27
Цикл дикарбоновых кислот
Когда рост бактерий протекает на среде
с глиоксилатом, его окисление происходит по циклу дикарбоновых кислот.
Он превращается в глицериновую кислоту, которая превращается в 3 фосфоглицериновую кислоту и фосфоенолпируват
Слайд 29
Брожение
В анаэробных условиях при сбраживании углеводов используется энергия
, полученная в результате превращения триозофосфата в пируват. В
этом случае баланс разложения глюкозы: 2АТФ 2 НАДН 2пирувата
Слайд 31
Брожение
При брожении отщепившийся от триозофосфата (Н+) переносится на
НАД
Одновременно происходит фосфорилирование на уровне субстрата с образованием АТФ
(Н+)
не может выделиться в молекулярной форме, он передается на органические акцепторы, которыми являются предшественники пирувата
Слайд 32
Реакция Стикленда
Сопряженное сбраживание 2 аминокислот-реакция Стикленда
Пептолитические клостридии гидролизируют
белки с образованием аминокислот, которые сбраживаются друг с другом
Слайд 33
Реакция Стикленда
Аланин сбраживается с глицином
Аланин – днор (Н+)
Глицин
–акцептор (Н+)
Донор дезаминируется с образованием кетокислоты
Кетокислота окислительно декарбоксилируется в
жирную
Эти превращения сопряжены с фосфорилированием, т.е. получением энергии
Слайд 34
Реакция Стикленда
Аланин + глицин + Н2О
3СР3СООН + 3NН3 + СО2
Слайд 35
СПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ
Спиртовым брожением называется процесс расщепления сахара микроорганизмами
с образованием этилового спирта и углекислого газа.
С6Н12О6 -
2СН3СН2ОН+2СО2
Возбудителями спиртового брожения являются дрожи сахаромицеты, некоторые мицеальные грибы.
Слайд 36
Молочнокислое брожение
Молочнокислое брожение- это анаэробное превращение сахара молочнокислыми
бактериями с образованием молочной кислоты.
По характеру брожения различают 2
группы молочнокислых бактерий: гомоферментативные и гетероферментативные.
Слайд 37
Молочнокислое брожение
Процесс превращения глюкозы до пировиноградной кислоты у
гомоферментатавных молочнокислых бактерий протекает Г-6-Ф пути. Далее ввиду отсутствия
у этих бактерий пируватдекарбоксилазы, пировиноградная кислота не подвергается расщеплению, она является в этом брожении конечным акцептором водорода. Пировиноградная кислота вступает во взаимодействие с восстановленным НАД Н2 (кофермент) - образуется молочная кислота. -..
СНзСОСООН + НАД Н2- СНзСНОНСООН
Слайд 38
Гетероферментативное молочнокислое брожение
Отсутствие фермента адьдолазы меняет начальный путь
превращения глюкозы. После фосфорилирования гексоза окисляется (отщепляется водород) и
декарбоксилируется , превращаясь в пентозофосфат. Пентозофосфат при участии фермента фосфокеталазы расщепляется на фосфоглицериновый альдегид. Фосфорглицериновый альдегид превращается в пировиноградную кислоту, которая восстанавливается в молочную.
Гексоза ----пентофасфат----фосфоглицериновый альдегид----пируват---молочная кислота
Слайд 39
Маслянокислое брожение
Маслянокислое брожение - это процесс превращения сахара
маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты,
углекислого газа и водорода. .
С Н О - СН СН СН СООН +2СО2 + 2Н
Кроме основных продуктов брожения получаются и побочные продукты - бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт.
Слайд 40
Маслянокислое брожение
Пировиноградная кислота декарбоксилируется с образованием углекислого газа
и уксусного альдегида. Далее под действием фермента карболигазы уксусный
альдегид конденсируется и из 2 молекул уксусного альдегида образуется - ацетальдоль
^ СН СНОНСН СНО - СН СН СН СООН
Возбудители брожения- маслянокислые бактерии относятся к роду Clostridium
Слайд 41
Муравьинокислое брожение
СН3-СО-СООН
НСООН
Ас КоА
Н2 СО2
Происходит образование кислот и газов, которые выявляются в реакции метил-рот
Слайд 42
Муравьинокислое брожение
По второму варианту происходит конденсация 2 молекул
пирувата с последующими двумя декарбоксилированием с образование ацетоина, который
выявляется в реакции Фогес-Проскауэра
Слайд 43
Регуляция углеводного обмена
Эффект Пастера
Торможение брожения дыханием
Связан с конкуренцией
между системами дыхания и брожения за АДФ, что сводится
к регуляции фосфофруктокиназы.
АТФ-ИНГИБИТОР фосфофруктокиназы
АДФ- положительный эффектор
Слайд 44
Регуляция углеводного обмена
Эффект Пастера
Эффект Пастера обеспечивает экономию для
клетки углеводов, так как дыхание энергетически более выгодно, чем
брожение
Слайд 45
Катаболическая репрессия
Приспособление клетки к использованию в первую очередь
наиболее легко усвояемых источников энергии
При присутствии в среде одновременно
глюкозы и лактозы, сначала используется глюкоза, так как она препятствует синтезу ферментов лактозного оперона, обеспечивающих утилизацию лактозы, уменьшая количества ц-АМФ
Слайд 47
Функционирование лактозного оперона
Слайд 48
Катаболическая репрессия
К.Р. Связана с фосфотрансферной системой
ФТС обеспечивает накопление
в клетке глюкозы, маннозы, манитола в виде фосфорных эфиров
(гл.-1-ф)
В процессе транспорта этих углеводов, ФТС переносит на их молекулы фосфорильные группы от ФЕП с участием специфических ферментов и белков -переносчиков
Слайд 49
ФТС
Богатая энергией фосфатная группа передается от ФЕП на
белок-переносчик H – Pr, превращая его в
Р ~
НPr, донора фосфатных групп, для всех сахаров, проникающих в клетку через ФТС
Фосфорилирование каждого сахара осуществляется специфическим для него ферментом Е ll
Слайд 51
Катаболическая репрессия
При низкой концентрации глюкозы в среде происходит
накопление ФЕП, который способен активировать аденилатциклазу, повышая уровень ц-АМФ,
который активирует лактозный оперон, способствуя утилизации лактозы