Реакции Скачать
презентацию
<<  Химия 3 Окислительно-восстановительные реакции  >>
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Митохондрия
Митохондрия
История развития учения о биологическом окислении
История развития учения о биологическом окислении
Теория горючего начала
Теория горючего начала
Опыты по сжиганию веществ в замкнутом пространстве
Опыты по сжиганию веществ в замкнутом пространстве
При горении выделяется тепло
При горении выделяется тепло
Лавуазье
Лавуазье
Катализаторы
Катализаторы
Мнение о тождестве горения и медленного окисления
Мнение о тождестве горения и медленного окисления
Понятие о ферментах
Понятие о ферментах
Расщепляется каталазой
Расщепляется каталазой
Положения теории Баха
Положения теории Баха
Окислительный процесс
Окислительный процесс
Процессы окисления
Процессы окисления
Процесс перемещения электронов
Процесс перемещения электронов
Теория В.И. Палладина - Г. Виланда
Теория В.И. Палладина - Г. Виланда
Передача электронов и протонов
Передача электронов и протонов
В.И. Палладин
В.И. Палладин
Окислительное фосфорилирование
Окислительное фосфорилирование
Ленинджер и Кенеди
Ленинджер и Кенеди
Живой организм
Живой организм
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Современные представления о БО
Современные представления о БО
Ассимиляция
Ассимиляция
Диссимиляция
Диссимиляция
Анаболизм
Анаболизм
Синтез АТФ
Синтез АТФ
АТФ
АТФ
Природа макроэргичности АТФ
Природа макроэргичности АТФ
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
«Энергетическая валюта» клетки
«Энергетическая валюта» клетки
Концентрация АТФ
Концентрация АТФ
Три источника образования АТФ
Три источника образования АТФ
Процессы гидролиза и синтеза
Процессы гидролиза и синтеза
Сила электростатического отталкивания
Сила электростатического отталкивания
Субстраты БО
Субстраты БО
Совокупность биохимических реакций
Совокупность биохимических реакций
Схема энергетического обмена
Схема энергетического обмена
Метаболизм
Метаболизм
ЖКТ
ЖКТ
Митохондриальный этап
Митохондриальный этап
Схема образования субстратов биологического окисления
Схема образования субстратов биологического окисления
Цитоплазматический этап
Цитоплазматический этап
Цитрат
Цитрат
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Особенности химической структуры мембран МХ
Особенности химической структуры мембран МХ
Цикл Кребса
Цикл Кребса
Общая схема ЦТК
Общая схема ЦТК
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Энергия
Энергия
Пара атомов
Пара атомов
ЦТК
ЦТК
Энергетическая функция
Энергетическая функция
Пластическая функция
Пластическая функция
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Перекачка субстратов
Перекачка субстратов
Аспартат
Аспартат
Регуляция ЦТК
Регуляция ЦТК
Метаболиты
Метаболиты
ПВК
ПВК
Второй регуляторный фактор
Второй регуляторный фактор
Нормальная концентрация
Нормальная концентрация
Дегидрогеназные реакции
Дегидрогеназные реакции
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Биологическое окисление
Слайды из презентации «Биологическое окисление» к уроку химии на тему «Реакции»

Автор: . Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Биологическое окисление.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 458 КБ.

Скачать презентацию

Биологическое окисление

содержание презентации «Биологическое окисление.ppt»
СлайдТекст
1 Биологическое окисление

Биологическое окисление

1.

2 Митохондрия

Митохондрия

Содержание: История развития учения о биологическом окислении (БО) 2. Современные представления о БО 3. Митохондрия. Строение, функции, сравнительная хар-ка мембран Мх 4. ЦТК, история открытия, реакции, ферменты, коферменты, субстраты. Биологическая роль ЦТК.

3 История развития учения о биологическом окислении

История развития учения о биологическом окислении

Еще древние философы отмечали взаимо-связь между процессами жизнедеятельно-сти и дыханием. Они также провели параллель между дыханием и горением. Платон утверждал, что воздух нужен для охлаждения внутреннего жара сгорающего вещества. Аристотель считал, что воздух нужен для поддержания внутреннего горения.

4 Теория горючего начала

Теория горючего начала

В XVIII вв широкое признание получила теория горючего начала – флогистона (phlogistos – горючий), созданная Шталем. Все горючие вещества состоят из флогистона, выделяемого при горении и золы. Несмотря на ошибочность эта теория обобщила «…множество реакций (окисления), и это было очень важным шагом в науке» Д.И. Менделеев опровергнута работами Ломоносова и Лавуазье, открывшими закон сохранения вещества.

5 Опыты по сжиганию веществ в замкнутом пространстве

Опыты по сжиганию веществ в замкнутом пространстве

В XVIII веке с развитием физики газов, и появлением новых научных подходов и методов, стали проводить опыты по сжиганию веществ в замкнутом пространстве.

6 При горении выделяется тепло

При горении выделяется тепло

В середине XVIII века было установлено: 1) при дыхании, как и при горении выделяется тепло, но в незначительных количествах; 2) конечные продукты обоих процессов CO2 и H2O Однако трудно было объяснить противоречие: - процесс горения идет в воздушной среде с высокой t?, дыхание - в среде с пониженной t? В 1751 году Ломоносов подробно изучал процессы горения и окисления.

7 Лавуазье

Лавуазье

В 1774 году Лавуазье доказал сходство процессов горения и дыхания, т. к. образуются идентичные продукты. Лавуазье назвал дыхание медленным горением, позднее на этой основе было установлен процесс окисление глюкозы в организме: C6H12O6 + 6O2 ------> 6CO2 + 6H2O + Q.

8 Катализаторы

Катализаторы

В начале XIX века стали известны катализаторы, с помощью которых осуществлялись процессы окисления. Это были металлы, обладающие «внутренней силой». В середине XIX века австрийский ученый Шейнбайн, открывший озон, предположил, что в организме образуется озон и он используется в реакциях окисления.

9 Мнение о тождестве горения и медленного окисления

Мнение о тождестве горения и медленного окисления

После работ Лавуазье в науке господствовало мнение о тождестве горения и медленного окисления питательных веществ в организме. Вместе с тем было ясно, что БО протекает в необычных условиях: - при пониженной температуре; - без пламени; - и в водной фазе (75% - 80% ткани).

10 Понятие о ферментах

Понятие о ферментах

В XIX веке появилось понятие о ферментах и причину своеобразного течения реакций БО попытались объяснить с позиции «активации» кислорода в клетках организма. Первая теория систематизировавшая знания о БО сделана одновременно русским ученым А.Н. Бахом и немецким К. Энглером.

11 Расщепляется каталазой

Расщепляется каталазой

Согласно этой теории, «активация» молеку-лярного кислорода происходит в результате разрыва связи и присоединения к ферментам оксигеназам (А) : A + O2 ? AО2 AО2 + SH2 ? S + A +Н2О2 Образованный Н2О2 расщепляется каталазой Н2О2 + Н2О2 ? 2 Н2О + O2 или перокидазой SН2 + Н2О2 ? S + 2Н2О 2GSH + H2O2 ? 2H2O.

12 Положения теории Баха

Положения теории Баха

3 «уязвимых» положения теории Баха: В тканях не было обнаружено высокой: активности оксидазы, концентрации H2O2. 3. активности ферментов, разлагающих H2O2 (каталазы и пероксидазы).

13 Окислительный процесс

Окислительный процесс

Эта теория как и все остальные основывались на неправильном представлении об ОВР. Окислительный процесс рассматривался как процесс взаимодействия любого вещества с кислородом. То есть кислород - это окислитель.

14 Процессы окисления

Процессы окисления

К концу XIX века с развитием физики ядра и накопления знаний о структуре вещества, было установлено, что не все процессы окисления требуют для своей реализации наличие кислорода. Кроме этого теория Баха основывалась на том, что в организме имеется большое количество ароматических соединений, на самом же деле их очень мало.

15 Процесс перемещения электронов

Процесс перемещения электронов

Согласно современных представлений ОВР - это процесс перемещения электронов и протонов от донора (восстановителя) - это процесс окисления - к акцептору (окислителю) - Количественной мерой ОВР является величина ОВП. В начале точки отсчета стандартного потенциала взят ОВП водорода.

16 Теория В.И. Палладина - Г. Виланда

Теория В.И. Палладина - Г. Виланда

В 1912 году была сформулирована теория В.И. Палладина - Г. Виланда, согласно которой в организме есть промежуточные вещества, способные акцептировать электроны и протоны от субстрата с последующей передачей электронов и протонов на кислород, по этой теории весь процесс БО можно разбить на 2 этапа:

17 Передача электронов и протонов

Передача электронов и протонов

1)анаэробный - передача электронов и протонов с субстрата на промежуточное вещество: SH2 +R ? S + RH2 2)аэробный - передача электронов и протонов с промежуточного вещества на кислород: SH2 +R ? S + RH2.

18 В.И. Палладин

В.И. Палладин

исследуя растительные пигменты, способных к изменению цвета, в зависимости от О-В состояния окисления предположил, что существует несколько промежуточных переносчиков, позволяющих организму поэтапно освобождать химическую энергию и кислород выступает в качестве конечного акцептора электронов и протонов.

19 Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование

В последующем установили, что роль промежуточных переносчиков (хромогенов) выполняют коферменты оксидоредуктаз - NAD; NADP; FAD; FMN. В дальнейшем развитие учения о БО, шло по пути изучения хромогенов. В 1925 году были открыты гистогематины (цитохромы). В 1932 году академик В.А. Энгельгардт показал, что процесс окисления идет с образованием АТФ (окислительное фосфорилирование).

20 Ленинджер и Кенеди

Ленинджер и Кенеди

В 1945 году Ленинджер и Кенеди впервые показали, что процесс окисления веществ, цикл Кребса локализован в митохондриях. Современные представления о БО базируются на сущности трактовки ОВП, а также на общих законах термодинамики: 1 закон - закон сохранения энергии: энергия никуда не исчезает, а только переходит из одной формы в другую, т. е. сохраняется. 2 закон - все тела и химические процессы стремятся к минимуму энергии, к состоянию покоя и беспорядка, т. е. к энтропии.

21 Живой организм

Живой организм

С термодинамической точки зрения – живой организм - антиэнтропийная машина, открытая система, которая обменивается с окружающей средой веществом и энергией. Основа ее жизнедеятельности - обмен веществ метаболизм.

22
23 Современные представления о БО

Современные представления о БО

Обмен веществ и энергии - закономерный порядок превращения вещества и энергии в живых организмах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение. Обмен веществ и обмен энергии тесно связаны и представляют собой диалектическое единство

24 Ассимиляция

Ассимиляция

включает огромное количество химических превращений, приводящих к использованию органических и неорганических веществ, поступающих из внешней среды для построения специфических для данного организма белков, НК, липидов, углеводов. Процесс ассимиляции обеспечивает рост, развитие, обновление организма и накопление запасов, используемых в качестве источника энергии.

25 Диссимиляция

Диссимиляция

- противоположная ассимиляции сторона обмена веществ: разрушение органических соединений с превращением их в простые вещества (в основном H2O, CO2, NH3). Промежуточный обмен - превращение веществ в организме с момента поступления их в клетки до образования конечных продуктов. Попав внутрь клетки, питательные вещества метаболизируются - претерпевают ряд химических изменений, катализируемых ферментами.

26 Анаболизм

Анаболизм

- образование и обновле-ние структурных элементов клеток и тканей. Эти реакции преимущественно восстановительные, и протекают с затратой свободной энергии. Катаболизм - процессы расщепления сложных молекул, как поступивших с пищей, так и входящих в состав клетки до простых компонентов. Эти реакции обычно окислительные, и протекают с выделением свободной энергии.

27 Синтез АТФ

Синтез АТФ

В 1940-41 гг немецким биохимиком Фрицем Липманом была создана концепция АТФ-азного цикла: в процессе фото- или хемосинтеза энергия депонируется в форме АТФ. Синтез АТФ в организме происходит из АДФ: АДФ АТФ АТФ в клетке расходуется на : ? электрическую работу ? химическую работу тепловую работу механическую световую работу.

28 АТФ

АТФ

Образуемая при фото или хемосинтезе АТФ реализуется в виде осмотической работы, электрической, химической, тепловой, механической, световой,а также расходуется на биосинтезы и работу транспортных систем, на работу ионных насосов.

29 Природа макроэргичности АТФ

Природа макроэргичности АТФ

Роль АТФ - хранилище биологической энергии. В 1 молекуле АТФ имеется 2 макроэргические связи. При их расщеплении высвобождается 32 кДж энергии.

30
31
32 «Энергетическая валюта» клетки

«Энергетическая валюта» клетки

«Центральное» расположение молекулы АТФ позволяет ей выполнять роль донора высокоэнергетического фосфата для соединений, расположенных ниже в таблице, превращаясь при этом в АДФ, а АДФ - роль акцептора высокоэнергетического фосфата у соединений, расположенных выше. Цикл АТФ/АДФ связывает, тем самым, процессы генерирующие «~Р» с процессами, использующими «~Р».

33 Концентрация АТФ

Концентрация АТФ

АТФ присутствует в клетках в диссоциированной форме: АТФ4-------> АДФ3- + Фн2- + Н+, в соответствующих концентрациях: 10-3. (АТФ4-); 10-3.(АДФ3-); 10-3.(Фн2-): 10-7.(Н+,) . Т. о. всякая работа в клетке сопровождается образованием H+, которые захватываются буферами. 1 причина макроэргичности: т. к. концентрация АТФ, АДФ и Фн одинакова (по 10-3 моль), а концентрация Н+ = 10-7 моль.

34 Три источника образования АТФ

Три источника образования АТФ

Окислительное фосфорилирование – механизм образования АТФ, использующий для этого энергию градиента электрохимического потенциала, возникающего на внутренней мембране митохондрий. Субстратное фосфорилирование – механизм синтеза АТФ, использующий энергию макроэргических соединений, образующихся в процессе метаболизма (1,3- дифосфоглицериновая кислота, сукцинил-КоА и т.д.). Синтез АТФ с использованием макроэргов, выполняющих своеобразную роль молекул – депо макроэргических связей (креатинфосфат).

35 Процессы гидролиза и синтеза

Процессы гидролиза и синтеза

Сумму всех адениловых нуклеотидов в клетке (АТФ,АДФ и АМФ) называют адениловой системой. Процессы гидролиза и синтеза АТФ происходят с высокой скоростью, поскольку общий фонд АТФ очень мал и для поддержания процессов жизнедеятельности в клетке его хватает только на несколько секунд.

36 Сила электростатического отталкивания

Сила электростатического отталкивания

согласно закону соотношения действующих масс равновесие сдвинуто вправо. 2 причина: в структуре АТФ имеется 3 фосфата и 2 ангидридные связи, за счет этого на хвосте молекулы АТФ создается конформационная напряженность, возникает сила электростатического отталкивания и АТФ отдает молекулу фосфата. И при этом она переходит в более выгодное состояние АДФ + Фн, которое более устойчиво, это 3-я причина макроэргичности. В клетках АТФ присутствует в виде магниевой соли. Существует точка зрения, что уровень Mg2+ отражает уровень АТФ.

37 Субстраты БО

Субстраты БО

Субстратом БО является любое вещество, способное поставлять электроны и протоны, энергия которых трансформируется в полезную конвертируемую форму. Субстраты БО: метаболиты восстанавливающие НАД+ ФАД+, служащие предшественниками субстратов, зависящие от дегидрогеназ Гл, АК.

38 Совокупность биохимических реакций

Совокупность биохимических реакций

БО - это совокупность биохимических реакций, приводящих к образованию полезной конвертируемой энергии за счет деградации компонентов пищи. Принципиальной особенностью БО или тканевого дыхания является то, что оно протекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии, т. е. происходит многократная передача протонов и электронов от донора к акцептору.

39 Схема энергетического обмена

Схема энергетического обмена

Основные компоненты пищи - белки, липиды и углеводы проходят 3 этапа энергетического обмена.

40 Метаболизм

Метаболизм

Компоненты пищи Белки, углеводы, липиды

Переваривание

Жирные кислоты

Аминокислоты

Глюкоза

Гликолиз ? окисление Окисление пирувата Катаболизм аминокислот

Пируват

Acetyl-CoA

Цтк

2CO2

ЦТК. электроннотранспортная цепь. Окислительное фосфорилирование

NADH + H+

NAD+

H2O

O2

ADP + Pi

ATP

41 ЖКТ

ЖКТ

1.ЖКТ - происходит деполимеризация сложных соединений: крахмал и гликоген ? Глюкоза олиго и дисахариды ? моносахариды белки (пептидов) ? Аминокислоты Липиды ? глицерин и СЖК 2.С момента поступления мономеров в клетку начинается цитозольный этап: происходит дальнейший распад мономеров и унификация субстратов, превращение их в Пируват, СН3-SKoA.

42 Митохондриальный этап

Митохондриальный этап

3. Митохондриальный этап – это унификация субстратов. Процесс продолжается в митохондриальном матриксе, где субстраты подвергаются окислению путем вовлечения в цикл Кребса, который снимает с них электроны и Н+ и трансформирует их энергию в конвертируемую форму АТФ.

43 Схема образования субстратов биологического окисления

Схема образования субстратов биологического окисления

БЕЛКИ УГЛЕВОДЫ ЛИПИДЫ Энергия | | | I АК Гл ЖК: Гн 0.5% Окисление субстратов на уровне ЖКТ дает клетке всего 0.5% энергии |.

44 Цитоплазматический этап

Цитоплазматический этап

переход Аминокислот в ЩУК ?(СН3-СО-SКоА). Жирных кислот в СН3-СО-SКоА Глюкозы в-? 3ФГА-? ПВК -? АцКоА На этом пути образуется 2,5 % энергии.

45 Цитрат

Цитрат

Митохондриальный этап: Цикл Кребса | Цитрат NAD NAD.H2 1/2O2 ------? Н2О АДФ + Фн АТФ работа На этом этапе образуется 97% энергии.

46
47
48 Особенности химической структуры мембран МХ

Особенности химической структуры мембран МХ

Признак

Внутренняя

Наружная

1

Форма

Складчатая

Гладкая

2

Плотность

1,2

1,1

3

Фл/б

0.27/0,73

0,82/18

4

Проницае-мость

Высокоселек-тивная

Низкоселек-тивная

Содержание

5

Кардиолипин

Высокое

Низкое

6

Холестерин

Низкое

Высокое

7

Ферменты

СДГ, комп. ДЦ

МАО,ф.с.ЖК.

49 Цикл Кребса

Цикл Кребса

Цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса был открыт Гансом Кребсом в 1937г. Ученый использовал измельченные мышцы голубя, добавляя в них трикарбоновые кислоты и изучая скорость дыхания, установил, какие именно кислоты активируют процесс дыхания. Цикл Кребса протекает в митохондриях (МХ), относительно автономных органеллах, способных окислять вещества и регенерировать АТФ.

50 Общая схема ЦТК

Общая схема ЦТК

51
52
53 Энергия

Энергия

Освобождающаяся при окислении ацетил-КоА энергия, расходуется на образование макроэргических связей АТФ. Из 4 пар атомов водорода, 3 пары переносятся через НАД и одна пара через ФАД. На каждую пару атомов водорода в системе БО образуется 3АТФ (1НАДН2 = 1АТФ).

54 Пара атомов

Пара атомов

Следовательно, всего 9АТФ; одна пара атомов попадает в систему БО через ФАД, - в результате образуется 2АТФ. Кроме этого в ходе сукцинаткиокиназной реакции образуется 1ГТФ = 1АТФ. Поэтому в целом, в ходе цикла Кребса образуется 12АТФ.

55 ЦТК

ЦТК

- универсальный компонент БО, который образуется на принципе унификации, что имеет огромное значение, потому что организм не может точно дозировать потребность в каждом субстрате. Унификация позволяет уравновешивать и оптимизировать соотношение основных субстратов, т. е. если имеется избыток углеводов, то часть их перекачивается в липиды, если избыток белка, то тоже - в липиды и углеводы.

56 Энергетическая функция

Энергетическая функция

1.Энергетическая функция. ЦТК - конечный этап БО, в котором окисляются унифицированные соединения различного происхождения.

57 Пластическая функция

Пластическая функция

2. Пластическая функция. Поскольку ЦТК «питается» субстратами различного происхождения, то он может быть источником углеродных скелетов для различных веществ. ЩУК ? Цитрат ? синтез ЖК, т. е. избыток углеводов депонируется в виде нейтрального жира. Сукцинил КоА ? синтез ГЛУ, АРГ, ПРО, ГИС. a-кетоглутарат ? синтез гема (Hb, цитохромы, каталаза, пероксидаза). ГНГ (образование Гл из неуглеводных компонентов.

58
59 Перекачка субстратов

Перекачка субстратов

3. Регуляторная. Перекачка субстратов из одного в другой.

60 Аспартат

Аспартат

“Krebs’ Bicycle”.

Ацетил-КоА

NH3, CO2

Аспартат

Цикл Кребса

Щук

Цикл синтеза мочевины

Фумарат

Мочевина

61 Регуляция ЦТК

Регуляция ЦТК

ЦТК связан с предшествующими стадиями энергетического обмена (гликолиз, окисление ЖК и АК), поэтому механизмы регуляции этих процессов будут справедливы и для ЦТК: 1) ретроингибирование; 2) путем изменения концентрации субстрата на входе ЦТК; 3) аллостерическаярегуляция (с помощью НАД, НАДН2, АТФ); 4) ионная (pH, [Ca++]).

62 Метаболиты

Метаболиты

Так как цикл Кребса начинается со стадии ЩУК + ацетил КоА, то эти метаболиты и управляют интенсивностью ЦТК. Первым регуляторным фактором является концентрация ЩУК, которая в основном образуется из ПВК, ацетил КоА в принципе тоже: +CO2 или -CO2 ЩУК <----- ПВК ------> ацетил КоА +ГТФ.

63 ПВК

ПВК

же образуется из углеводов (Гл), поэтому при диабете или углеводном голодании наблюдается недостаток ПВК, а значит и ЩУК и ЦТК блокируются. Ацетил-КоА не является лимитирующим субстратом, т. к. в основном образуется при окислении ЖК. Но в то же время ЩУК - конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы, поэтому при избытке ЩУК, ЦТК блокируется на 6 стадии (так называемое «щуковое торможение»). Это торможение можно убрать ГЛУ, который переаминирует ЩУК в АСП.

64 Второй регуляторный фактор

Второй регуляторный фактор

- концентрация НАД и НАДН2. В живых системах концентрация НАД + НАДН2 = const. Любые факторы, ведущие к увеличению НАД.Н2 (гипоксия, алкогольная интоксикация) и дефициту НАД+ блокирует ЦТК. Следовательно увеличение концентрации НАД+ при активной работе ДЦ стимулирует ЦТК.

65 Нормальная концентрация

Нормальная концентрация

Так как АТФ является косвенно конечным продуктом ЦТК, то ее избыток блокирует ЦТК, а значит АДФ стимулирует ЦТК. (АДФ рассматривается как аллостерический активатор изоцитратдегидрогеназы). Стимулятором ЦТК является также кислород, потому что он стимулирует распад АТФ. Нормальная концентрация Ca2+ в клетке 10-7 моль.

66 Дегидрогеназные реакции

Дегидрогеназные реакции

При увеличении концентрации кальция до 10-6 моль активируются дегидрогеназные реакции: пируватДГ, изоцитратДГ, альфа-КГДГ, а значит и ЦТК. Цикл Кребса активируется при сердечной недостаточности. Это объясняется тем, что миокард не может самостоятельно лишиться избытка Ca2+ и эту функцию берут на себя митохондрии, возрастает потребность в кислороде.

67
68
«Биологическое окисление»
http://900igr.net/prezentatsii/khimija/Biologicheskoe-okislenie/Biologicheskoe-okislenie.html
cсылка на страницу
Урок

Химия

64 темы
Слайды
Презентация: Биологическое окисление.ppt | Тема: Реакции | Урок: Химия | Вид: Слайды
900igr.net > Презентации по химии > Реакции > Биологическое окисление.ppt