Презентация "Метаболизм клетки"

Метаболизм клетки Метаболизм Важнейшее свойство живых организмов – обмен веществ. Любой живой организм - открытая система, которая потребляет из окружающей среды различные вещества и использует их в качестве строительного материала, или как источник энергии и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности и энергию.

Обмен веществ - это сложная цепь превращений веществ в организме, начиная с момента поступления из внешней среды и кончая удалением конечных продуктов распада.

Метаболизм - совокупность протекающих в клетке химических превращений, обеспечивающих ее рост, жизнедеятельность, воспроизведение, обмен с окружающей средой, гомеостаз.

Обмен веществ

Энергетический обмен

(диссимиляция или катаболизм)

Совокупность реакций расщепления и

окисления органических веществ с выделением энергии и запасанием ее в виде АТФ (гликолиз, дыхание). Процесс идет с выделением энергии. Преобладает в пожилом

возрасте

Пластический обмен (ассимиляция или анаболизм) -

Совокупность реакций синтеза органических веществ. Процесс идет с затратой энергии.

Источник энергии – АТФ. Преобладает в молодом возрасте

(фотосинтез, биосинтез белка)

Метаболизм Эти две группы реакций взаимосвязаны, реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.

катаболизм

анаболизм

ферменты

АТФ

Метаболизм

гетеротрофы

миксотрофы

автотрофы

ассимиляция

диссимиляция

фотосинтез

хемосинтез

анаэробы

аэробы

Типы питания

Автотрофы

Гетеротрофы

Фототрофы

Хемотрофы

Паразиты

Сапрофиты

Ферменты (энзимы) – специализированные белки, катализирующие химические реакции в клетках

Белковые

Состоят только из белков

Коферменты

Включают в состав небелковую часть

(ионы металлов, витамины)

Трипсин, химотрипсин – входят в состав желудочного сока. Гидролизуют белки;

Каталаза – содержится в пероксисомах. Расщепляет пероксид водорода

Механизм действия фермента

1. Субстратный центр – «якорная площадка» для соединения фермента с субстратом

2. Активный центр – главная часть, где происходит видоизменение субстрата

3. Регуляторный (аллостерический) центр – поддерживает специфическую конфигурацию белковой молекулы

Механизм действия фермента

субстрат

Продукты реакции

Продукты реакции

фермент

Фермент-субстратный комплекс

Фермент-продуктный комплекс

Единственным источником энергии для организма человека является окисление органических веществ, поступающих с пищей. При расщеплении пищевых продуктов до конечных элементов — углекислого газа и воды, — выделяется энергия, часть которой переходит в механическую работу, выполняемую мышцами, другая часть используется для синтеза более сложных соединений или накапливается в специальных макроэргических соединениях (АТФ).

Углеводы являются основным источником энергии в клетке. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. У животных в клетках печени откладывается гликоген. В мышцах, так же как и в печени, синтезируется гликоген. Распад гликогена является одним из источников энергии мышечного сокращения.

Липиды (в том числе нейтральные жиры) выполняют энергетическую функцию. При расщеплении жиров выделяется больше энергии, чем при расщеплении белков и углеводов. При окислении 1 г жира образуется 38,9 кДж энергии. Липиды обеспечивают 25−30% энергетических потребностей организма.

Белки тоже могут использоваться в качестве источника энергии — при окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 17,6 кДж

Эндопептидазы (эндопротеиназы)  – протеолитические ферменты (пепсин, трипсин, химотрипсин), расщепляющие пептидные связи внутри пептидной цепи. С наибольшей скоростью ими гидролизуются связи, образованные определёнными аминокислотами.

Эндопептидазы синтезируются в виде проферментов, активируемых затем при помощи избирательного протеолиза. Таким образом клетки, секретирующие эти ферменты, защищают собственные белки от разрушения. От действия ферментов клеточную мембрану клеток животных защищает также поверхностный слой олигосахаридов – гликокаликс , а в кишечнике и желудке – слой слизи.

NOTA BENE

Пепси́н (др.-греч. πέψις — пищеварение)  – протеолитический фермент класса гидролаз образуется из своего предшественника пепсиногена, вырабатываемого главными клетками слизистой оболочки желудка, и осуществляет расщепление белков пищи до пептидов. Присутствует в желудочном соке человека, млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и большинства рыб.

Открыт Теодором Шванном в 1836 году. Джон Нортроп в 1930 году  получил его в кристаллическом виде.

NOTA BENE

Трипсин  – фермент  класса гидролаз, расщепляющий пептиды и белки; обладает также эстеразной (гидролиз сложных эфиров) активностью.

Трипсин синтезируется в поджелудочной железе в виде неактивного предшественника (профермента) трипсиногена. Трипсины ряда животных получены в кристаллическом виде (впервые в 1932 году). Молекула бычьего трипсина (молекулярная масса около 24 кДа) состоит из 223 аминокислотных остатков, образующих одну полипептидную цепь, и содержит 6 дисульфидных связей. Изоэлектрическая точка трипсина лежит при рН 10,8, а оптимум каталитической активности  – при pH 7,8—8,0.

Трипсины относятся к группе сериновых протеаз и содержат в активном центре остатки серина и гистидина. Трипсины легко подвергаются самоперевариванию (аутолизу), что приводит к загрязнению препаратов трипсинов неактивными продуктами (промышленный препарат содержит до 50 % неактивных примесей).

NOTA BENE

NOTA BENE

Трёхмерная структура молекулы бычьего трипсина

Трёхмерная структура молекулы пепсина