БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ
№3
Биологическое окисение - совокупность окислительных реакций, происходящий в живых организмах и обеспечивающих их энергией и метаболитами, необходимыми для осуществления процессов жизнедеятельности.
Выделяют 3 стадии:
1. Расщепление больших макромолекул на простые субъединицы (В кишечнике)
белки =>аминокислоты
пища => полисахариды => простые сахара, глюкоза
жиры => жирные кислоты, глицерол
2. Расщепление простых субъединиц на ацетил-СоА. Сопровождается образованием ограниченного количества АТР и NADH (В цитозоле и митохондриях)
3. При полном окислении ацетил-СоА до СО2 и Н2О образуется большое коичество NADH, что обеспечивает синтез большого количества АТР при переносе электронов.
Образование АТФ в процессе метаболизма идёт двумя путями:
· Субстратное фосфорилирование - АТФ образуется в момент окисления субстрата (при этом происходит активация неорганического фосфора и его перенос на АДФ и образование АТФ). Образуется небольшая часть энергии.
· Окислительное фосфорилирование - субстрат участия не принимает. Фосфор активируется в связи с переносом электронов и протонов водорода с кофермента дегидрогеназ к молекулярному кислороду.
Источники, поставляющие энергию:
1. Дыхательная цепь, функционирующая в митохондриях.
2. Цитратный цикл (ЦТК).
3. Гликолиз
Функции биологического окисления:
· Синтез важнейших метаболитов
· Детоксикация ксенобиотиков (чужеродных продуктов)
· Устранение шлаков
· Регуляция обмена веществ
· Поддержание температуры тела
· Свечение (биолюминесценция)
· Химические синтезы
· Осмотические явления
· Механическая работа
Схема общих и специфичных путей катаболизма
Кругооборот АТФ в жизни клетки
№5
Митохондриальная цепь переноса электронов (дыхательная цепь) - последовательность расположения дыхательных ферментов на внутренней мембране митохондрий.
Внутренние мебраны митохиндрий выполняют 2 функции:
1. осуществляют трансорт электронов, благодаря чему энергия окисления преобразуется в энегрию АТФ
2. образуют внутренние компартменты (внутренний матрикс и межмембранное пространство), в которых локализованы ферменты
Наружная мембрана проницаема для всех молекул с массой < 10 000 дальтон
Внутренняя мембрана имеет двойной фосфолипидный слой, образует кристы, которые содержат белки 3 видов:
1. Белки-ферменты, которые катализируют окислительные реакции в дыхательной цепи
2. Ферментный комплекс - АТФ-синтетаза
3. Система особых транспортных белков, осуществляющий перенос метаболитов в матрикс и из него
Субстраты для окислительного метаболизма в митохондриях - это пируват и жирные кислоты. Они:
1. избирательно транспортируются из цитозоля в матрикс
2. распадаются до Ацетил-СоА
3. поступают в ЦТК (цикл трикарбоновых кислот)
4. образуются востановительные эквиваленты (НАДН, ФАДН)
5. их электроны и транспортируются по дыхательной цепи
Принцип работы дыхатеной цепи:
1. Как мы видим из схемы, приведённой выше, у нас в процессе катаболизма образовались НАДН и ФАДН. Далее они передают атомы водорода на ферменты дыхательной цепи. (Отнятие гидрид-иона от НАДН; сам гидрид-ион превращается в протон и два электрона)
2. Электроны движутся по ферментам дыхательной цепи и теряют энергию (белки-переносчики образуют 3 группы дахательных ферментов, каждая последующая группа обладает большим сродством к электронам, чем предыдущая).
3. Эта энергия используется на выкачивание протонов из Н+ их матрикса в межмембранное пространство.
4. В конце дыхательной цепи электроны попадают на кислород (о н обладает наибольшим сродством к электронам) и восстанавливают его до воды.
5. Протоны Н+ стремятся обратно в матрикс и проходят через АТФ-синтетазу.
При этом они теряют энергию, которая используется для синтеза АТФ.
Таким образом, восстановленние формы НАДН и ФАДН окисляются ферментами дыхательной цепи, благодаря этому происходит присоединение фосфата к АДФ, т.е. фосфорилирование..
Поэтому весь процесс получил название ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ.
Уникальность цепи в том, что атомы водорода расщепляются на электроны и протоны.
Электроны передаются через сеть переносчиков, встроенных во внутреннюю мембрану.
А когда достиают конца цепи, их там поджидают протоны для нейтрализации отрицательного заряда, который возник при переходе на молекулу кислорода