МЕТАБОЛИЗМ (ОБМЕН ВЕЩЕСТВ)
| АНАБОЛИЗМ (АССИМИЛЯЦИЯ) | КАТАБОЛИЗМ (ДИССИМИЛЯЦИЯ) |
| ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН | ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН |
| Синтез сложных веществ из простых | Распад сложных веществ до простых |
| Биосинтез белка из аминокислот | Расщепление крахмала до глюкозы, глюкозы до СО2и Н2О |
| Расходуется энергия АТФ на синтез орг. веществ (АТФ расщепляется) | Выделяется энергия и запасается в виде АТФ (АТФ синтезируется, образуется) |
АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – нуклеотид, состоит из азотистого основания аденин, углевода рибоза и 3-х остатков фосфорной кислоты (аденозин= аденин + рибоза).
~- макроэргические связи, несут много энергии.
Аэробные организмы используют в процессе жизнедеятельности кислород,
Анаэробные – не используют кислород (дрожжи, черви-паразиты и др.).
ЭТАПЫЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА
1) подготовительный – в пищеварительном тракте животных, лизосомах клеток, где под действием ферментов сложные вещества расщепляются до простых, выделяемая энергия рассеивается в виде тепла (нет синтеза АТФ):
УГЛЕВОДЫ(КРАХМАЛ) → ГЛЮКОЗА (начинают расщепляться в ротовой полости под действием ферментов слюны птиалин и амилаза),
БЕЛКИ → АМИНОКИСЛОТЫ (начинают расщепляться в желудке под действием фермента пепсин в кислой среде (соляная кислота), продолжают в тонком кишечнике),
ЖИРЫ→ ГЛИЦЕРИН И ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
(расщепляются в тонком кишечнике под действием ферментов липазы, перед расщеплением жиры под действием желчи эмульгируют, желчь вырабатывается в печени, желчь не содержит ферменты и поэтому не переваривает жиры, а лишь подготавливает для переваривания);
Образовавшиеся при расщеплении простые вещества всасываются в тонком кишечнике:
- аминокислоты (белки) и глюкоза (углеводы) всасываются в кровь (кровеносный сосуд в кишечных ворсинках),
- глицерин и жирные кислоты всасываются в лимфу (лимфатический сосуд в кишечных ворсинках).
2) бескислородный (анаэробный) этап протекает в цитоплазме клеток:
Глюкоза С6Н12О6 → 2 молекулы ПВК (пировиноградная кислота) + 2 АТФ
Гликолиз – бескислородное расщепление глюкозы.
У анаэробных организмов ПВК превращается в другие вещества, происходит брожение:
у дрожжей ПВК → спирт (спиртовое брожение) + СО2 (угл.газ «поднимает» тесто, делает его пористым),
у молочно-кислых бактерий → молочная кислота (молочно-кислое брожение).
Молочно-кислое брожение и накопление молочной кислоты может происходить в мышечных клетках при усиленной физической нагрузке, когда не достаточное количество кислорода приносится кровью к мышцам. В этом случае молочная кислота, раздражая нервные окончания, вызывает болевые ощущения в мышцах.
3) кислородный этап (аэробный, клеточное дыхание) протекает в митохондриях клеток:
ПВК +О2→ СО2 + Н2О + 36 АТФ
Окислительноефосфорилирование – синтез АТФ в митохондриях с участием кислорода.
Итого на всех этапах энергетического обмена при полном окислении одной молекулы глюкозы запасается 38 молекул АТФ (2 АТФ при гликолизе + 36 АТФ в митохондриях).
АТФ синтезируется в:
- цитоплазме (при гликолизе),
- митохондриях (при окислительномфосфорилировании),
- хлоропластах (при фотосинтезе).
ФОТОСИНТЕЗ
| СВЕТОВАЯ ФАЗА | ТЕМНОВАЯ ФАЗА |
| На мембранах тилакоидов, куда встроены молекулы хлорофилла | В строме хлоропластов |
| Только на свету | И на свету, и в темноте |
Процессы:
1) свет «выбивает» электрон из хлорофилла, электрон отдаёт свою энергию на синтез АТФ,
2) фотолиз воды – расщепление воды под действием света:
Н2О → Н  + ē + О2
НАДФ·2Н переносит Н в темновую фазу
| Процессы:
синтез глюкозы из СО2 + Н за счёт энергии АТФ, накопившихся в световой фазе (фиксация, восстановление СО2)
СО2 + Н = С6Н12О6
|
Важно: О2образуется из Н2О при фотолизе, а не из СО2!!!!
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
Ген – участок ДНК, несущий информацию об одном белке.
Генетическая информация – информация о последовательности аминокислот в белке, записанная (закодированная, зашифрованная) в виде последовательности нуклеотидов ДНК.
Генетический код – набор сочетаний из трёх нуклеотидов, кодирующих 20 аминокислот, входящих в состав белков.
Свойства генетического кода:
Триплетность – три нуклеотида кодируют одну аминокислоту.
Однозначность – один триплет кодирует только одну аминокислоту.
Вырожденность(избыточность)- число кодирующих триплетов превышает число аминокислот (всего 64 триплета > 20 аминокислот). Существуют аминокислоты, кодируемые более чем одним триплетом. Есть три триплета, не кодирующие ни одну аминокислоту (УАА, УАГ, УГА). Они называются «стоп-сигналы» и означают конец записи гена (общее количество кодирующих кодонов - 61).
Неперекрываемость (непрерывность) - считывание триплетов с ДНК при синтезе и-РНК идет строго по трем последовательным нуклеотидам, без перекрывания соседних кодонов. Внутри гена нет «знаков препинания».
Универсальность - одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты у всех организмов, живущих на Земле.
АМИНОКИСЛОТЫ:
ФЕН - фенилаланин;
ГИС - гистидин;
ЛЕЙ - лейцин;
ГЛН - глутамин;
ИЛЕ - изолейцин;
ГЛУ - глутаминовая кислота;
МЕТ - метионин;
ЛИЗ - лизин;
ВАЛ - валин;
АСН - аспарагин;
СЕР - серии;
АСП - аспарагиновая кислота;
ПРО - пролин;
ЦИС - цистеин;
ТРЕ - треонин;
ТРИ - триптофан;
АЛА - аланин; АРГ - аргинин;
ТИР - тирозин; ГЛИ - глицин.
1 этап: ТРАНСКРИПЦИЯ – синтез и-РНК (информационной РНК) с матрицы ДНК в ядре клетки («переписывание информации» с ДНК на и-РНК по принципу комплементарности (аденин – тимин (в РНК вместо тимина - урацил), гуанан – цитозин):
2 этап: ТРАНСЛЯЦИЯ – сборка белка из аминокислот, происходит в рибосомах.
т-РНК (транспортные РНК) приносят к рибосомам аминокислоты, которые соединяясь в определенном порядке, образуют белки.
Антикодон – триплет в т-РНК комплементарный кодону на и-РНК; антикодоном определенная т-РНК соединяется с кодоном и-РНК в активном центре рибосомы.
Кодон – триплет и-РНК, кодирующий одну какую-то аминокислоту (по таблице Генетического кода)
МАТРИЧНЫЕ РЕАКЦИИ:
1) Транскрипция: матрица – одна цепь ДНК, с которой копируется и-РНК;
2) Трансляция: матрица и-РНК, на которой закодирована информация о порядке аминокислот синтезируемого белка;
3) Репликация (редупликация) – удвоение ДНК: матрица – цепи материнской ДНК, с которых копируются цепи дочерних ДНК
