Биологическое окисление
Основной источних энергии в клетке окисление субстратов. В качестве субстратов с целью получения энергии используются углеводы и жиры. В клетке окисление протекает в виде отщепления водорода или с поререй электрона.
Биологическое окисление - процесс в ходе которого окисляющиеся субстраты теряют электроны и протоны, т.е. являются донаторами водорода, промежуточные переносчики - акцепторами - донаторами, а кислород - конечным акцептором.
Клетка, ткань или орган, в которых протекает окисление субстратов, потребляют кислород. Потребление кислорода тканямиобозначают термином тканевое дыхание.
Понятие биологическое окисление и тканевое дыхание однозначны.
Процессы окисления протекают также и вне организма.
Сходство между биологическим окислением
И окислением вне организма
В результате образуются одинаковые конечные продукты
Выделяется одинаковое количество энергии
Отличия биологического окисления от
Окисления вне организма
Вне организма энергия выделяется за счет окисления атомов угдерода, в организме энергия выделяется за счет окисления водорода. Вне организма кислород соединяется с окисляемым субстратом. В организме кислород не соединяется с субстратом.
Вне организма энергия выделдяется выделяется сразу, одномоментно и неаккумулируется. В организме энергия выделяется постепенно ("каскадно") и запасается впрок. Выделение энергии порциями позволяет ее запасать и предохраняет клетку от перегрева.
Основной реакцией биологического окисления является реакция дегидрирования, т.е. отщепление водорода (протонов).
Вспомогательными реакциями (процессами являются реакции дегидриротации и декарбоксилирования).
5. Окисление в организме требует ферментов.
В процессе биологического окисления участвуют ферменты, образующие дыхательную цепь.
Дыхательная цепь - это группа окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в переносе протонов и электронов от субстрата к конечному акцептору кислороду.
Дыхательная цепь локализована в митохондриях клетки.
Движущей силой, обеспечивающей перенос протонов и электронов от субстрата к кислороду является разность редокс потенциалов. В дыхательной цепи происходит нарастание редокс-потенциала (от -0,32В до +0, 81В кислорода).
Строение дыхательной цепи
Включает 4 группы ферментов:
пиридинзависимые дегидрогеназы- коферментом является НАД;
Флавинзависимые дегидрогеназы - коферментом является ФАД;
КоQ или урбихинон;
цитохромы b, c, a, a3.
Цитохромы являются геминовыми белками, в качестве небелковой части содержат гем. В составе гема содержится атом железа, который может изменять степень окисления с +2 до +3, присоединяя гем или отдавая электрон.
В составе дыхательной цепи выделяют два участка:
Участок включающий пиридинзависимые дегидрогеназы - коэнзим Q обеспечивают перенос электронов и протонов.На уровне коэнзима Q протоны уходят в среду митохондрий.
Участок цитохромов, обеспечивающий перенос только электронов.
Основное значение цитохромной системы сводится к переносу электронов, отщепляемых от окисляемого субстрата на молекулярном уровне
Схемма процесса окисления???
В процессе биологического окисления происходит изменение свободной энергии и она используется для синтеза АТФ.
Одним из основных источников энергии является АТФ, которая относится к макроэргическим соединениям.
АТФ образуется в процессе окислительного фосфорилирования.
Окислительное фосфорилирование - это синтез АТФ из АДФ и Фнсопряженный с тканевым дыханием.
Между тканевым дыханием и окислительным фосфорилированием существуют три точки сопряжения.
НАД/ФАД
ЦВ/ЦС
ЦА/ А3 кислород
На этих участках выделяется энергия которая затрачивается на синтез АТФ. Длна дыхательной цепи (количество ферментов) может быть различна и зависить от природы окисляемого субстрата.
Субстраты могут быть НАД, ФАД, КоQ или цитохромзависимые. Пункты (точки сопряжения) постоянны, но их количество может быть различно 3,2,1, в зависимости от природы окисляемого субстрата.
Энергетически более выгодно окисление НАД- зависимых субстратов, так как это дает 3 АТФ, ФАД - 2АТФ
При недостатке кислорода в тканях и клетках затруднен процесс тканевого дыхания, но организм нуждается в энергии, при недостатке кислорода происходит процесс субстратного окисления.
Субстратное окисление это процесс окисления при конечном акцептором электронов и протонов является какой-то субстрат, но не кислород.
Субстратное окисление это аварийный источник получения энергии при недостатке кислорода.
Недостаток кислорода в организме возникает при физической работе, при подъеме в горы, при погружении под воду, при заболеваниях органов дыхания, сердечно-сосудистой системы и кровеносной системы.
Субстратное окисление энергетически менее выгодно, так как редокс-потенциалы субстратов отличаются незначительно. Процесс биологического окисления может не сопровождаться образованием АТФ.
Биологическое окисление не сопровождающееся образованием АТФ называется свободным окислением. В этом случае процесс окисления субстратов, сопровождается выделением энергии в виде тепла. Это наблюдается при действии токсинов и сопровождается повышением температуры тела.