Реферат: Аэробное окисление углеводов. Биологическое окисление и восстановление - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Аэробное окисление углеводов. Биологическое окисление и восстановление

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 20 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕР СИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: « Аэробное окисление углеводов. Биоло гическое окисление и восстановление » МИНСК, 2008 Аэробн ое окисление углеводов - основной путь образования энер гии для организма. Непрямой - дихотомический и прямой - апотомический. Прямой путь распада глюкозы – пентозн ый цикл – приводит к образованию пентоз и накоплению НА ДФН 2 . Пентозный цикл характеризуется п оследовательным отщеплением от молекул глюкозы каждого из ее 6 атомов уг лерода с образованием в течение одного цикла по 1 молекуле углекислого г аза и воды. Распад всей молекулы глюкозы происходит в течение 6 повторяющ ихся циклов. Значение пентозофосфатного цикла окисления углевод ов в обмене веществ велико: 1. Он поставляет восстановленный НАДФ, необходимый для би осинтеза жирных кислот, холестерина и т.д. За счет пентозного цикла на 50% по крывается потребность организма в НАДФН 2 . 2. Поставка пентозофосфатов для синтеза нуклеиновых к ислот и многих коферментов. Реакции пентозного цикла протекают в цитоплазме клетки. При ряде патологических состояний удельный вес пентозного пути окисле ния глюкозы возрастает. Непрямой путь – распад глюкозы до угле кислого газа и воды с образованием 36 молекул АТФ. 1. Распад глюкозы или гликогена до пировиноградной кис лоты 2. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил- КоА Окисление ацетил-КоА в цикле Кребса до углекислого газа и воды С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 ® 6 СО 2 + 6 Н 2 О + 686 ккал В случае аэробного превращения пировиноградная кисл ота подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием а цетил- КоА, который затем окисляется до углекислого газа и воды. Окисление пирувата до ацетил-КоА, катализируется пируватдегидрогеназн ой системой и протекает в несколько стадий. Суммарно реакция: Пируват + НАДН + НS-КоА ® аце тил- КоА+ НАДН 2 + СО 2 реакция практически необратима Полное окисление ацетил-КоА происходит в цикле трика рбоновых кислот или цикле Кребса. Этот процесс протекает в митохондриях. Цикл состоит из 8 последовательных реакций: В этом цикле, молекула, содержащая 2 атома углерода (уксусная кислота в фор ме ацетил-КоА) реагирует с молекулой щавелевоуксусной кислоты, в результ ате чего образуется соединение с 6 атомами углерода – лимонная кислота. В процессе дегидрирования, декарбоксилирования и подготовительной реа кции лимонная кислота вновь превращается в щавелевоуксусную кислоту, к оторая легко соединяется с другой молекулой ацетил- КоА. 1) ацетил-КоА + оксалоацетат (ЩУК) ® лимонная кислота цитратсинтаза 2) лимонная кислота ® изол имонная кислота аконитатгидратаза 3)изолимонная к-та+НАД ®a -к етоглутаровая к-та+НАДН 2 + СО 2 изоцитратдегидрогеназа 4) a -кетоглутаровая к-та+НS- КоА+НАД ® сукцинилSКоА+НАДН 2 + СО 2 5) сукцинил-КоА+ГДФ+Фн ® янт арная кислота+ГТФ+НS-КоА сукцинил КоА синтетаза 6) янтарная кислота+ФАД ® ф умаровая кислота+ФАДН 2 сукцинатдегидрогеназа 7) фумаровая кислота+ Н 2 О ® L яблочная кислота фумаратгидратаза 8) малат+ НАД ® оксалоацета т+ НАДН 2 малатдегидрогеназа Итого при расщеплении в тканях молекулы глюкозы синт езируется 36 молекул АТФ. Несомненно, это в энергетическом отношении боле е эффективный процесс чем гликолиз. Цикл Кребса – общий конечный путь, которым завершается обмен углеводов , жирных кислот и аминокислот. Все эти вещества включаются в цикл Кребса н а том или другом этапе. Далее происходит биологическое окисление или тка невое дыхание, главной особенностью которого является то, что оно протек ает постепенно, через многочисленные ферментативные стадии. Этот проце сс происходит в митохондриях, клеточных органеллах, в которых сосредото чено большое количество ферментов. В процессе участвуют пиридинзависи мые дегидрогеназы, флавинзависимые дегидрогеназы, цитохромы, коэнзим Q – убихинон, белки, содержащие негеминовое железо. Интенсивность дыхания управляется соотношением АТФ/АДФ. Чем меньше это отношение, тем интенсивнее идет дыхание, обеспечивая выработку АТФ. Также цикл лимонной кислоты является в клетке главным источником двуок иси углерода для реакций карбоксилирования, с которых начинается синте з жирных кислот и глюконеогенез. Та же двуокись углерода поставляет уг лерод для мочевины и некоторых звеньев пуриновых и пиримидиновых колец. Взаимосвязь между процессами углеводного и азотистого обмена также до стигаются посредством промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты. Существует несколько путей, по которым промежуточные продукты цикла ли монной кислоты включаются в процесс липогенеза. Расщепление цитрата пр иводит к образованию ацетил-КоА, играющего роль предшественника в биоси нтезе жирных кислот. Изоцитрат и малат обеспечивают образование НАДФ, который расходуется в последующих восстановительных этапах синтеза жиров. Роль ключевого фактора, определяющего превращение НАДН играет состоян ие адениннуклеотидов. Высокое содержание АДФ и низкое АТФ свидетельств ует о малом запасе энергии. При этом НАДН вовлекается в реакции дыхатель ной цепи, усиливая сопряженные с запасанием энергии процессы окислител ьного фосфорилирования. Обратное явление наблюдается при низком содер жании АДФ и высоком АТФ. Ограничивая работу системы переноса электронов , они способствуют использованию НАДН в других восстановительных реакц иях, таких как синтез глутамата и глюконеогенез. Биологическое окисление и восстановление. Клеточным дыханием называют совокупность протекающих в каждой клетке ферментативных процессов, в результате которых молекулы углеводов, жир ных кислот и аминокислот расщепляются в конечном счете до углекислоты и воды, а освобождающаяся биологически полезная энергия запасается клет кой и затем используется. Многие ферменты, катализирующие эти реакции, н аходятся в стенках и кристах митохондрий. Известно, что на все проявления жизни - рост, движение, раздражимость, само воспроизведение - клетка должна затрачивать энергию. Все живые клетки по лучают биологически полезную энергию за счет ферментативных реакций, в ходе которых электроны переходят с одного энергетического уровня на др угой. Для большинства организмов конечным акцептором электронов служи т кислород, который реагируя с электронами и ионами ионами водорода обра зует молекулу воды. Передача электронов кислороду происходит при участ ии заключенной в митохондриях ферментной системы - системы переноса эле ктронов. АТФ служит “энергетической валютой” клетки и используется во в сех реакциях обмена, требующих затраты энергии. Богатые энергией молеку лы не перемещаются свободно из одной клетки в другую, а образуются в том м есте. где они должны быть использованы. Например, макроэргические связи АТФ, служащие источником энергии для реакций, связанных с мышечным сокра щением, образуются в самих мышечных клетках. Процесс, в котором атомы или молекулы теряют электроны (е - ) называют окислением, а обратный проце сс - добавление (присоединение) электронов к атому или молекуле - восстано влением. Простым примером окисления и восстановления служит обр атимая реакция - Fe 2+ ® Fe 3+ + e - Реакция идущая вправо - окисление, отнятие электрона Влево - восстановление (присоединение электрона) Все окислительные реакции (при которых происходит отнятие электрона) до лжны сопровождаться восстановлением - реакцией в которой электроны зах ватываются какой-нибудь другой молекулой, т.к. они не существуют в свобод ном состоянии. Передача электронов через систему переноса электронов происходит путем ряда последовательных реакций окисления-восстановле ния, которые в совокупности носят название биологического окисления. Ес ли при этом энергия потока электронов накапливается в форме макроэргич еских фосфатных связей ( ~ Ф), то процесс на зывается окислительным фосфорилированием. Специфические соединения, к оторые образуют систему переноса электронов и которые попеременно оки сляются и восстанавливаются, называются цитохромами. Каждый из цитохро мов представляет собой белковую молекулу, к которой присоединена химич еская группировка, называемая гемом, в центре гема находится атом железа , который попеременно окисляется и восстанавливается, отдавая или прини мая один электрон. Все реакции биологического окисления происходят с уч астием ферментов, причем каждый фермент строго специфичен и катализиру ет либо окисление, либо восстановление вполне определенных химических соединений. Еще один компонент системы переноса электронов - убихинон или кофермент Q, способен присоединять или отдавать электроны. Митохондрии содержатся в цитоплазме клетки и представляют собой микро скопические палочковидные или иной формы образования, количество кото рых в одной клетке составляет сотни или тысячи. Что же представляют собой митохондрии, каково их строение? Внутреннее пр остранство митохондрий окружено двумя непрерывными мембранами, причем наружная мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные склад ки или кристы. Внутримитохондриальное пространство, ограниченное внут ренней мембраной, заполнено так называемым матриксом, который примерно на 50% состоит из белка и имеет очень тонкую структуру. В митохондриях соср едоточено большое количество ферментов. Наружная мембрана митохондрий не содержит ни одного из компонентов цепи дыхательных катализаторов. Ис ходя из ферментного набора наружной мембраны, пока трудно ответить на во прос, в чем состоит ее назначение. Возможно она играет роль перегородки, о тделяющей внутреннюю, рабочую часть митохондрии от всего остального пр остранства клетки. С внутренней мембраной связаны ферменты дыхательно й цепи. Матрикс содержит ряд ферментов цикла Кребса. Освободившийся в ходе процессов окисления в цикле Кребса водород посту пает в цепь биологического окисления, где окисляется молекулярным кисл ородом и происходит освобождение энергии и образование воды. Это цепь по следовательных окислительно-восстановительных реакций, катализируем ых специфическими ферментами. Перенос водородов осуществляется с помо щью коферментов НАД, ФАД, КоQ и группы цитохромов. С энергетической точки зрения образование воды характеризуется освобо ждением большого количества энергии. Известно, что при непосредственно м окислении водорода кислородом образуется гремучий газ и выделяется о дномоментно 57 ккал/моль энергии (взрыв). В организме этого не случается по тому, что водород в цепи биологического окисления, переходя от одного пе реносчика к другому постепенно освобождает заключенную в нем энергию. П роисходит поэтапный переход электронов водорода с более высокого на бо лее низкий энергетический уровень, в результате чего электроны переход ят к кислороду энергетически обедненными. Освободившаяся при этом энер гия частично расходуется в виде тепла, а частично накапливается в макроэ ргических соединениях, основным из которых в организме является АТФ. Значительная часть биологической энергии в форме АТФ генерируется фер ментными системами, находящимися во внутренней мембране митохондрий, о днако большая часть энергии, используемой в клетке, нужна для процессов, протекающих вне митохондрий: АТФ используется при синтезе белков, жиров , углеводов, нуклеиновых кислот и других соединений, при переносе вещест в через плазматическую мембрану, при проведении нервных импульсов и сок ращении мышечных волокон. В результате метаболических реакций, протека ющих в клетке, только около половины энергии, заключенной в молекулах пи тательных веществ, запасается в форме АТФ. Часть энергии рассеивается в виде тепла. Таким образом, биологическое окисление - совокупность реакций окислени я, протекающих во всех живых клетках. Основная функция данного процесса - обеспечение организма энергией в доступной для использования форме (АТ Ф). Принципиальная особенность биологического окисления или тканевого дыхания то, что оно протекает постепенно, через многочисленные фермента тивные стадии, т.е. происходит многократная передача протонов и электрон ов от донора к другому - акцептору. У аэробов конечным акцептором электро нов и протонов служит кислород. В переносе электронов от субстратов к молекулярному кислороду принима ют участие: 1) пиридинзависимые дегидрогеназы, коферментами для которых служат либо НАД либо НАДФ. 2) флавинзависимые дегидрогеназы, роль простетической группы играют фла винадениндинуклеотид и флавинаденинмононуклеотид (ФАД, ФМН). 3) цитохромы, содержащие в качестве простетической группы железопорфири новую кольцевую систему. 4) коэнзим Q - убихинон 5) белки, содержащие негеминовое железо К числу пиридинзависимых дегидрогеназ относятся свыше 150 ферментов, кот орые катализируют восстановление НАД и НАДФ различными органическими субстратами. Эти реакции можно изобразить так: субстрат-Н 2 +НАД(НАДФ) ® субстрат (окисл.)+НАДН 2 (НАДФН 2 ) Окисленные и восстановленные пиридиннуклеотиды обл адают характерными спектрами поглощения в ультрафиолетовой области, о кисляются при 260 нм, восстанавливаются при 340 нм. Это свойство данных коферм ентов позволяет использовать спектрофотометрические методы анализа д ля быстрого количественного определения ряда субстратов. Кофермент НАД находится в митохондриях, НАДФ - в цитоплазме. Восстановленные пиридиннуклеотиды НАДН и НАДФН не могут реагировать с кислородом, их электроны должны пройти через промежуточные акцепторы с истемы переноса электронов (цитохромы) прежде чем они смогут быть переда ны на кислород. Фермент, непосредственно переносящий электрон на кислор од - оксидаза, а участвующий в отнятии электрона от субстрата и переносе н а акцептор -дегидрогеназа. Следующим акцептором атомов водорода является группа флавиновых ферме нтов, которые осуществляют перенос водородов (протонов и электронов) от восстановленных НАД и НАДФ. НАДН 2 +флавиновый ферме нт (ФАД) ® НАД+ФАДН 2 Окисленные формы обладают характерными спектрами по глощения. ФМН и ФАД имеют мах поглощения при 450 нм. При восстановлении поло са в спектре исчезает. Дальнейший перенос электронов от коэнзима Q или восстан овленной формы флавинового фермента на кислород осуществляет система цитохромов. Данная система состоит из ряда гемосодержащих белков (гемоп ротеидов). В процессе тканевого дыхания наиболее важную роль играют цито хромы В, С 1 , С, АА 3 . Все они имеют простетическую геминовую группу, близкую к гем у гемоглобина. Цитохромы, гемсодержащие белки, отличаются друг от друга не только своими простетическими группами, но и белковыми компонентами. В ходе каталитического процесса валентность содержащегося в цитохрома х железа обратимо изменяется Fe 2+ ® Fe 3+ Цитохромы В, С 1 , С, выполн яют функции. промежуточных переносчиков электронов, а АА 3 - цитохромоксидаза - терминальный дыхательный фермент, непосредственно взаимодействующий с кислородом. Все цитохромы особенно в восстановленной форме имеют характерные спектры поглощения. Величины окислительно-восстановитель ного потенциала у разных цитохромов также неодинаковы. Убихинон, кофермент Q - подобно НАД и ФАД может играть роль промежуточного переносчика водородных атомов (протонов и электронов). Интенсивность дыхания управляется отношением АТФ/АДФ. Чем меньше это от ношение, тем интенсивнее идет дыхание, обеспечивая выработку АТФ - дыхат ельный контроль (изменение концентрации АДФ). Процесс сопряжения тканевого дыхания и фосфорилирования получил назва ние окислительного фосфорилирования. Компоненты дыхательной цепи (а также молекулы, участвующие в сопряжении этого процесса с образованием АТФ) находятся на внутренней митохондриа льной мембране в виде высокоупорядоченных ансамблей. Никотинамиддинук леотидные коферменты и некоторые ферменты цикла трикарбоновых кислот вмонтированы в белковый слой мембраны. Металлофлавопротеиды, убихинон и цитохромы связаны с липидными ее структурами. Патология обмена углеводов. Процессы обмена углеводов в организме находятся под контролем большой группы факторов. Для их характеристики в клинике широко используют опре деление уровня глюкозы в крови, который является чувствительным показа телем состояния углеводного обмена организма. Он отличается стабильно стью и тонко реагирует на любые изменения метаболизма углеводов. В регуляции углеводного обмена главную роль играет ЦНС. Гуморальная рег уляция осуществляется рядом гормонов: Инсулином - гормоном поджелудочной железы, снижающим уровень глюкозы в к рови. Адреналином - гормоном мозгового вещества надпочечников - он повыш ает уровень глюкозы в крови. Ряд заболеваний сопровождается гипергликемией – это повышение уровня сахара (глюкозы) в крови- симптом при различных заболеваниях, связанных с поражением эндокринной системы (сахарный диабет, инфекционные заболев ания, опухоли мозга). Гипергликемии физиологического проис хождения бывают кратковременными и через2-3 часа исчезают. При недостато чности гормона инсулина развивается сахарный диабет. Инсулин контроли рует процессы на генетическом уровне. Глюкозурия – это появление глюкозы в м оче, в норме сахар в моче отсутствует. Этот анализ характеризует порог по чек для глюкозы. Появление глюкозы в моче - результат расстройства углев одного обмена при панкреатите, острых инфекционных заболеваниях, прист упах эпилепсии, сотрясении мозга, отравлениях морфином, стрихнином, хлор оформом, нервных болезнях. Гипогликемия - понижение уровня сахара в крови. Гипогликемия наблюдается при избытке инсулина, гипотиреозе, аддисоновой болезни. Галактозэмия – состояние, которое воз никает в организме при отсутствии фермента, превращающего галактозу в г люкозу (галактоза оказывает токсическое действие). Гликогенозы – состояния при которых п роисходит нарушение распада гликогена. При этом головной мозг испытыва ет недостаток глюкозы и энергии. Непереносимость лактозы и сахарозы – наследственное заболевание, возникающее при отсутствии ферментов, рас щепляющих эти сахара, что приводит к накоплению их в кишечнике и тяжелом у состоянию. Диагностика вышеперечисленных заболеваний основан а на определении содержания глюкозы в крови и моче. ЛИТ ЕРАТУРА 1. Мецлер Д. Биохимия. Т. 1, 2, 3. “Мир”2000 2. Ленинджер Д. Основы биохимии. Т.1, 2, 3. “Мир”2002 3. Фримель Г. Иммунологические методы. М. “Медицина”2007 4. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения. М2001 5. Резников А.Г. Методы определения гормонов. Киев “Наукова думка”2000 6. Бредикис Ю.Ю. Очерки клинической электроники. М. “Медицина”1999
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Что бы кто ни говорил, а люди везде одинаковые, - причмокивал каннибал, разделывая на ужин очередную жертву.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Аэробное окисление углеводов. Биологическое окисление и восстановление", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru