Слайд 2
Оглавление
2.1. Переваривание углеводов в пищеварительном тракте. Гликолиз.
2.2.
Аэробный метаболизм углеводов
2.3. Белковый обмен
2.4. Липидный обмен
2.5. Интеграция клеточного
обмена
Слайд 3
2.1. Переваривание углеводов
в пищеварительном тракте. Гликолиз.
Слайд 4
В обмене веществ выделяют внешний обмен
и промежуточный.
Внешний обмен – внеклеточное переваривание веществ на путях их поступления и выделения из организма.
Промежуточный обмен – совокупность всех ферментативных реакций в клетке (метаболизм).
Метаболизм – совокупность всех химических реакций в клетке.
Метаболические пути и обмен энергии
Слайд 5
Метаболизм выполняет 4 основные функции:
извлечение энергии из
окружающей среды (либо в форме химической энергии органических веществ,
либо в форме энергии солнечного света);
превращение экзогенных веществ в строительные блоки – в предшественников макромолекулярных компонентов клетки;
сборку белков, нуклеиновых кислот, жиров и др. клеточных компонентов из этих строительных блоков;
синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения различных специфических функций данной клетки.
Метаболические пути и обмен энергии
Слайд 6
Метаболические пути:
катаболические;
анаболические.
Метаболические пути и обмен энергии
Слайд 7
Катаболизм включает 3 основных этапа:
крупные пищевые
молекулы расщепляются
на составляющие их строительные блоки (аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты и др.);
продукты, образовавшиеся на 1-й стадии, превращаются в более простые молекулы, число которых невелико – ацетил-КоА и др.;
эти продукты окисляются до СО2 и воды.
Метаболические пути и обмен энергии
Слайд 8
Анаболические пути – это ферментативный синтез сравнительно
крупных клеточных компонентов из простых предшественников. Процессы связаны с
потреблением свободной энергии, которая поставляется в форме энергии фосфатных связей АТФ. Анаболизм включает 3 стадии, в результате которых образуются биополимеры.
Метаболические пути и обмен энергии
Слайд 9
Полисахариды и олигосахариды распадаются до более простых
соединений путем гидролиза.
Расщепление крахмала и гликогена начинается в
полости рта под действием амилазы слюны, относящейся к классу гидролаз.
Известны 3 вида амилаз, различающиеся по конечным продуктам.
Переваривание углеводов
Слайд 10
Продукты полного переваривания углеводов – глюкоза, галактоза,
фруктоза – через стенки кишечника поступают
в кровь.
Моносахариды поступают через клеточные мембраны путем облегченной диффузии, с участием специальных переносчиков.
Всасывание моносахаридов
Слайд 11
Возможен двумя путями: дихотомическим (распад шести углеродной
глюкозы на две трехуглеродные молекулы) и апотомическим (молекула глюкозы
теряет один атом углерода и образуется пентоза).
Может протекать в клетке в аэробных и анаэробных условиях.
Распад (катаболизм) глюкозы
Слайд 12
Дихотомический распад глюкозы происходит как в анаэробных, так
и в аэробных условиях.
При распаде глюкозы в анаэробных условиях
в результате молочнокислого брожения образуется молочная кислота (гликолиз).
Слайд 13
Гликолиз – центральный путь катаболизма глюкозы в животных,
растительных клетках и микроорганизмах.
Слайд 14
Аэробные условия
Анаэробные условия
Гликолиз
Глюкоза
Молочная кислота
Брожение
Глюкоза
Продукты брожения
Брожение
СО2 + Н2О
Дыхание
О2
2 Лактат
Глюкоза
Брожение и дыхание
Слайд 15
АТФ – стандартная единица, в виде которой
запасается высвобождающаяся при дыхании энергия.
Гликолиз
Аденозинтрифосфорная кислота
Слайд 16
(АТФ) Аденозин – Ф ~ Ф
~ Ф
“Высокоэнергетическая” связь
+Н2О Гидролиз
(АДФ) Аденозин – Ф ~ Ф + Ф + 30,6 кДж/моль
Е
Гликолиз
Слайд 17
С6Н12О6 + 2Фн + 2АДФ → 2СН3СНОНСООН +
2АТФ + 2Н2О
Глюкоза → 2 Лактат
ΔG1` = – 47,0 ккал
2Фн + 2АДФ → 2АТФ + 2Н2О G2` = +2∙7,30 = +14,6 ккал
Суммарная реакция:
Глюкоза + 2Фн + 2АДФ → 2Лактат + 2АТФ + 2Н2О
ΔGs` = ΔG1` + ΔG2` = – 47,0 + 14,6 = – 32,4 ккал
Гликолиз
Слайд 19
Глюкоза + 2АТФ + 2НАД+ + 2Фн +
4АДФ + 2НАДН +2Н+
+2Лактат + 2АДФ + 2НАДH +
2H+ + 2НАД+ + 4АТФ + 2Н2О
Вычеркнув одни и те же члены получим:
Глюкоза + 2Фн + 2АДФ → 2Лактат + 2АТФ + 2Н2О
Полный баланс гликолиза
Слайд 20
фосфоролиз
Гликогенолиз (катаболизм гликогена)
Гликоген
фосфоролиз
гидролиз
Н3РО4
Н2О
Глюкозо-1-фосфат + глюкоза
Глюкоза
Слайд 21
Гликоген → глюкозо-1-фосфат → глюкозо-6-фосфат → …
→ 2лактат
Гликогенолиз
(катаболизм гликогена)
Слайд 22
Биосинтез глюкозы – глюконеогенез.
Субстраты: АМК, превращающиеся в пировиноградную
и щавелевоуксусную кислоты (гликогенные АМК).
Биосинтез гликогена – гликогеногенез.
Слайд 23
2.2. Аэробный метаболизм углеводов
Слайд 24
Глюкоза → 2Лактат, ΔG′ = – 47
ккал (гликолиз)
Глюкоза + 6О2 → 6СО2 +
6Н2О, ΔG′ = – 686 ккал (дыхание)
Энергетика брожения и дыхания
Слайд 26
Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)
Экзергонический компонент:
Глюкоза + 6О2 →
6СО2 + 6Н2О, ΔG′ = – 680 ккал
Эндергонический компонент:
34Фн + 36АДФ → 36АТФ + 42Н2О, ΔG′ = + 263 ккал
Таким образом, общая эффективность накопления энергии составляет:
263/680·100 = 39 %
Баланс энергии
Слайд 29
Аминокислоты
Белки пищи
Пептиды
Вещества небелковой природы
Тканевые белки
Пептиды
Аминокислоты
Общий фонд аминокислот
Общие представления
об обмене белков
Белковый обмен
Слайд 30
Аминокислоты
Тканевые белки
Биологически активные вещества, гормоны, нуклеотиды, коферменты
Синтез
Метаболиты
цикла трикарбоновых кислот
Распад
СО2 + Н2О
Мочевина
NH3
Распад
В клетках аминокислоты могут
включаться в синтез новых белков или разрушаться в процессе диссимиляции до конечных продуктов обмена
Белковый обмен
Слайд 31
Белковый обмен
Пищеварение белков
Распад белков в организме под влиянием
ферментов – протеолиз.
Ферменты, участвующие в переваривании белков:
пепсин –
желудочный сок;
трипсин, химотрипсин, дипептидазы – кишечный сок.
Максимальная концентрация АМК достигается через 30-50 мин. после приема белка с пищей.
Слайд 32
Синтез белков
в живых организмах – сложный многоступенчатый процесс,
включающий активацию аминокислот, установление их последовательности в полипептидной цепи
белка, замыкание пептидных связей и образование трехмерной структуры, свойственной данному белку.
Слайд 33
Внутриклеточный распад белков
В организме человека массой 70 кг
при обычном режиме питания ежедневно распадается и вновь синтезируется
около 400 г белка.
Распад может происходить двумя способами – гидролитическим (с образованием аминокислот) с помощью катепсинов, находящихся в лизосомах, и нуклеопептидным, реализующимся в разрушении тканевых белков при взаимодействии их с АТФ, в результате чего образуются фосфорилированные пептиды.
Слайд 34
Пути выведения аммиака из организма
1 - Временное связывание
с образованием амидов аспарагиновой и глутаминовой кислот – аспарагина
и глутамина. Аспарагин и глутамин транспортируют аммиак из различных тканей в печень, где он обезвреживается.
2 – Восстановительное аминирование щавелевоуксусной кислоты с образованием аспарагиновой кислоты. Она принимает участие в окончательном устранении аммиака – синтезе мочевины в печени.
Слайд 36
Превращение липидов в процессе пищеварения
В составе липидов пищи
преобладают триглицериды. фосфолипиды, стерины.
Процесс расщепления пищевых жиров идет
в основном в тонком кишечнике.
Образующиеся в пилорическом отделе желудка жирные кислоты и моноглицериды участвуют в эмульгировании жиров в двенадцатиперстной кишке.
Слайд 37
Превращение липидов в процессе пищеварения
В желудке под действием
протеиназ желудочного сока происходит частичное расщепление белковых компонентов липопротеидов,
что в дальнейшем облегчает расщепление их липидных составляющих в тонком кишечнике.
При расщеплении жиров под действием липаз панкреатического сока и кишечного сока образуются свободные высшие жирные кислоты, моноацилглицерины и глицерол.
40-50% пищевых жиров расщепляется полностью, а 3-10% пищевых жиров могут всасываться в неизмененном виде.
Слайд 38
Всасывание продуктов переваривания липидов и ресинтез
липидов в кишечной
стенке
В стенку кишечника легко всасываются вещества, хорошо растворимые в
воде - глицерол, аминоспирты и жирные кислоты с короткими углеводородными радикалами.
Эти соединения из клеток кишечника поступают в кровь и вместе с током крови транспортируются в печень.
Слайд 39
Всасывание продуктов переваривания липидов и ресинтез
липидов в кишечной
стенке
Большинство продуктов переваривания липидов (высшие жирные кислоты, моно- и
диацилглицерины, холестерол и др.) плохо растворимы в воде и для их всасывания в стенку кишечника требуется специальный механизм.
Все высшие жирные кислоты, всосавшиеся в клетки кишечника, используются в энтероцитах для ресинтеза различных липидов.
Слайд 40
Всасывание продуктов переваривания липидов и ресинтез
липидов в кишечной
стенке
Поступление липидов в лимфу наблюдается уже через 2 часа
после приема пищи, гиперлипидемия достигает максимума через 6-8 часов, через 10-12 часов после приема пищи она полностью исчезает.
Триглицериды, фосфолипиды, холестерол практически не растворимы в воде, в связи с чем они не могут транспортироваться кровью или лимфой в виде одиночных молекул.
Слайд 41
Обмен холестерина в тканях
Суточная потребность человека в холестероле
составляет около 1г.
Поступление 2-3 г холестерола с пищей
почти полностью тормозит эндогенный синтез; полное отсутствие в пище приводит к тому, что в сутки в организме будет синтезироваться около 1 г холестерола.
Основной орган в котором идет синтез холестерола - печень.
Общее содержание холестерола в организме составляет около 140 г.
Слайд 42
Обмен холестерина в тканях
Холестерол используется в организме для
синтеза желчных кислот, стероидных гормонов, в коже из 7-дегидрохолестерола
под действием ультрафиолетовой радиации образуется витамин Д.
Избыток холестерола выводится из организма с желчью.
Холестериновый гомеостаз в организме - результат динамического равновесия процессов: 1) поступления его в организм и эндогенного синтеза; 2) процессов использования холестерола для нужд клеток и его выведения из организма.
Слайд 43
2.5. Интеграция
клеточного обмена
Слайд 44
Белки
Полисахариды
Липиды
Подготовитель-ная стадия
Аминокислоты
Моносахариды
Глицерол
Ацетил-Ко А
Цикл трикарбоновых кислот
Стадия универсали-зации
Окисление
Взаимосвязь процессов обмена
углеводов,
липидов, белков
Интеграция клеточного обмена