Слайд 1 БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ.
Слайд 3Биологическое окисление
- Это совокупность ОВР, сопровождающихся передачей протонов и
электронов в аэробных и анаэробных условиях.
Слайд 4ОСНОВНАЯ РОЛЬ:
Обеспечить организм энергией в форме (АТФ).
Слайд 7 История
С открытием О2 выяснен химизм горения.
Лавуазье (1777):
Орг. вещество + О2 ==> СО2 + Н2О
Процесс назвали окислением.
Слайд 8Тождество?
In vivo и in vitro:
С6Н12О6 + 6О2 ==>
6СО2 + 6 Н2О
Мнение о тождестве горения и биологического окисления.
Однако ?
Низкая температура, без пламени;
Наличие большого количества Н2О (75-80%).
Слайд 11Окисление
При горении образуются соединения кислого характера.
Инкубируя срезы тканей в р-ре
глюкозы: убыль глюкозы, поглощение О2 и выделение СО2.
Слайд 12Используя меченый О2, обнаружили, что весь потребляемый О2 включается в
Н2О, СО2 меченый О2 не содержит.
Слайд 13Тканевое дыхание
Вдыхаемый О2 используется для синтеза Н2О за счет Н2
окисл. S:
SH2 + ½
O2 ==> S + H2O
Слайд 14Тканевое дыхание
РАСПАД ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ЖИВЫХ ТКАНЯХ, СОПРОВОЖДАЕМЫЙ ПОТРЕБЛЕНИЕМ О2
И ВЫДЕЛЕНИЕМ СО2 назвали ТКАНЕВЫМ ДЫХАНИЕМ.
Слайд 17ЦПЭ (ДЦ)
Переносчики электронов и протонов образуют цепь переноса электронов
(ЦПЭ) или дыхательную цепь (ДЦ).
Слайд 18ЦПЭ и МИТОХОНДРИИ
Все ферменты ЦПЭ связаны с МХ.
1
гепатоцит содержит около 1000 МХ.
Слайд 21ФЕРМЕНТЫ НАРУЖНОЙ МЕМБРАНЫ
Моноаминооксидаза
Система удлинения цепи жирных кислот
Холинфосфотрансфераза
Фосфолипаза А
Слайд 22ФЕРМЕНТЫ ВНУТР.МЕМБРАНЫ
НАДН-дегидрогеназа
Сукцинатдегидрогеназа
Цитохромы в,с1, с, а, а3
Н+-АТФ-синтаза
Слайд 23ФЕРМЕНТЫ МАТРИКСА
Ферменты ЦТК (кроме сукцинатдегидрогеназы)
Ферменты бета-окисления ЖК
Фосфоенолпируват-карбоксилаза
Глутаматдегидрогеназа
Слайд 24 Биол. окисление протекает постепенно, многостадийно, с помощью переносчиков электронов
и протонов, образуя ЦПЭ или ДЦ.
Слайд 25ЦПЭ
состоит из:
НАД-зависимых
и ФАД-зависимых ДЕГИДРОГЕНАЗ,
УБИХИНОНА,
ЦИТОХРОМОВ.
Последовательность расположения определяется их редокс-потенциалами.
Слайд 29Комплексы цепи переноса электронов
ЦПЭ и ОФ состоит из комплексов, каждый
из них осуществляет определенную стадию ЦПЭ.
Слайд 30Комплексы
Комплексы обозначают как комплексы I, II, III и IV.
I -
НАДН-дегидрогеназа
II - Сукцинатдегидрогеназа
III - Убихинол-цитохром с-редуктаза
IV - Цитохромоксидаза
Слайд 31 Комплексы ДЦ построены из белков и окислительно-восстановительных коферментов (
ФМН и ФАД, в комплексах I
и II), железо-серные центры
(в I, II и III) и группы гема (в II, III и IV).
Слайд 34 Электроны поступают в ДЦ различными путями.
При окислении
НАДН + Н+ комплекс I переносит электроны через ФМН и
Fe/S-центры на убихинон.
Слайд 35 Образующиеся при окислении сукцината, ацил-КоА электроны переносятся на убихинон комплексом
II через ФАДН2.
Слайд 36
При этом окисленная форма кофермента Q восстанавливается в QH2.
Слайд 38Восстановленный коэнзим Q
QH2 переносит электроны в комплекс III, который поставляет
на цитохром с. Последний переносит электроны к комплексу IV,
цитохромоксидазе.
Слайд 39Комплекс IV
Комплекс IV - цитохромоксидаза, катализирует перенос электронов от цитохрома
с непосредственно на кислород по реакции:
Слайд 40
При восстановлении О2 образуется сильный основной анион
О2-, который связывает два протона и переходит в воду.
Слайд 44ОФ – процесс на вн. МХ мембране: окисление восстановленных эквивалентов
(НАДН и ФАДН2) ферментами ДЦ, сопровождающийся синтезом АТФ.
Слайд 45Окислительное фосфорилирование
Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счет энергии
окисления веществ, связанный с переносом электронов по ЦПЭ наз. ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ.
Слайд 47
Поток электронов сопряжен с образованием комплексами I,
III и IV протонного градиента.
Слайд 48 Большая часть выделяющейся энергии используется для создания градиента
протонов и, наконец, для образования АТФ с помощью АТФ-синтазы.
Слайд 49АТФсинтаза
Главная функция фермента заключается в фосфорилировании AДФ ортофосфатом
с образованием АТФ.
Слайд 50Механизм сопряжения фосфорилирования
Объясняет хемиосмотическая гипотеза Митчелла.
Перенос электронов на
вн. МХ мембране вызывает выкачивание ионов Н+ из матрикса МХ
в ММП.
Слайд 51Гипотеза Митчелла
Реакции, сопровождающиеся образованием протонов, протекают на вн. МХ мембране
таким образом, что протоны переносятся с внутренней стороны мембраны на
внешнюю.
Слайд 54Диффузия протонов обратно через мембрану сопряжена с фосфорилированием, которое осуществляет
АТФсинтаза.
Слайд 55ЦПЭ функционирует как протонная (Н+) помпа, осуществляя перенос протонов из
матрикса через вн. мембрану в ММП.
Слайд 56Трансмембранная разность электрических потенциалов (протонный потенциал).
Трансмембранная разность концентраций ионов Н+
Слайд 58 Н+- АТФ-синтаза состоит из: протонного канала (F0) и каталитической
субъединицы (F1), образованной тремя α- и тремя β-субъединицами, между
которыми расположены γ-, δ- и ε-субъединицы.
Слайд 61Коэффициент Р/О
При окислении каждой молекулы НАДН образуется 3 молекулы АТФ
(по одной в комплексе I, III и IV), а при
окислении одной молекулы ФАДН2 — 2 молекулы АТФ (в комплексе III и IV).
Слайд 65 Механизм регуляции образования и потребления АТФ наз.
дыхательным контролем.
Скорость О.Ф. зависит от содержания АДФ.
Слайд 66 Вещества, которые функционально разделяют между собой окисление и фосфорилирование, наз.
разобщающими агентами.
Они содействуют переносу протонов из ММП в
матрикс без участия АТФсинтазы.
Разобщающие агенты
в результате
- механического повреждения внутренней мембраны;
-
действия протонофоров –
(2,4-динитрофенол, тироксин).
Слайд 72 Гипертермия
Если создание протонного градиента подавлено,
процессы окисления субстрата и переноса электронов протекают значительно быстрее, однако
вместо синтеза АТФ выделяется тепло (гипертермия).