Модульная единица 1. ВЗАИМОСВЯЗЬ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ. МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
Цели изучения
Уметь:
1. Оценивать значение основных этапов обмена веществ в получении энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности.
2. Анализировать этапы трансформации энергии пищевых веществ в энергию химических связей АТФ как основного аккумулятора энергии в организме.
3. Определять энергетический эффект окисления различных субстратов (в молях АТФ).
4. Оценивать эффективность тканевого дыхания как главного механизма синтеза АТФ.
5. Прогнозировать последствия действия на организм некоторых лекарственных веществ и ядов, нарушающих тканевое дыхание и синтез АТФ.
Знать:
1. Строение дыхательной цепи.
2. Строение и роль витаминов, участвующих в тканевом дыхании.
3. Этапы переноса электронов и протонов от дегидрируемых субстратов к кислороду.
4. Основные положения, объясняющие механизм сопряжения дыхания и синтеза АТФ.
5. Примеры ингибиторов и разобщителей тканевого дыхания и механизмы их действия.
6. Роль тканевого дыхания в регуляции теплопродукции в организме.
ТЕМА 5.1. ВЗАИМОСВЯЗЬ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Обмен веществ включает:
• поступление веществ в организм;
• метаболизм или промежуточный обмен;
• выделение конечных продуктов обмена (рис. 5.1).
&hide_Cookie=yes)
Рис. 5.1. Этапы обмена веществ. Взаимосвязь обмена веществ и энергии:
1 - пищеварение; 2, 4 - катаболизм; 3 - анаболизм; 5 - экзергонические реакции; 6, 7 - эндергонические реакции; 8 - выделение конечных продуктов
1. Поступление веществ в организм происходит в результате дыхания, питания и пищеварения. При пищеварении происходит гидролиз полимеров (белков, углеводов, липидов) до мономеров, которые легко всасываются в кровь.
Метаболизм представляет собой совокупность двух разнонаправленных процессов: катаболизма и анаболизма. В процессе катаболизма сложные органические молекулы превращаются в конечные продукты: СО2, Н2О и мочевину. Анаболизм представляет собой совокупность реакций синтеза веществ в организме.
Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции), а ее использование происходит в реакциях анаболизма и при выполнении различных видов работы (эндергонические реакции).
2. АТФ-АДФ цикл. Центральную роль в энергетическом обмене играет АТФ.
В макроэргических связях АТФ аккумулируется энергия, выделяемая в процессах катаболизма. Энергия, выделяющаяся при окислении пищевых веществ, обеспечивает синтез АТФ из АДФ и Н3РО4, а энергия гидролиза АТФ, в свою очередь, используется в различных видах работы (рис. 5.2).
&hide_Cookie=yes)
Рис. 5.2. Цикл АТФ-АДФ
За сутки в организме образуется и распадается около 60 кг АТФ. Однако в клетке АТФ не накапливается, а расходуется в течение 1 минуты после образования, что требует ее непрерывного пополнения.
Синтез и использование АТФ происходят постоянно, и то количество АТФ, которое было израсходовано клеткой, восполняется в процессе ее синтеза (АТФ-АДФ цикл).
ТЕМА 5.2. ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ
Наиболее важными экзергоническими реакциями метаболизма являются реакции окисления органических веществ, в которых используется кислород и образуется вода и СО2. Совокупность этих реакций называтся тканевым дыханием (рис. 5.3).
&hide_Cookie=yes)
Рис. 5.3. Этапы тканевого дыхания:
А - окисление субстратов путем дегидрирования и многоэтапный процесс переноса электронов на кислород; Б - перенос электронов сопровождается уменьшением свободной энергии; часть этой энергии рассеивается в виде теплоты, а ≈40% используется на синтез АТФ