Слайд 1Лекция
Биологическое окисление
Слайд 2Биологическое окисление
Биологическое окисление – все реакции окисления, протекающие в
организме.
Основным типом биологического окисления является тканевое дыхание
Тканевое дыхание
протекает в митохондриях всех клеток (кроме красных клеток крови) и поэтому еще называется митохондриальным окислением.
Практически весь потребляемый организмом кислород используется в тканевом дыхании.
Слайд 3Упрощенная схема тканевого дыхания
Слайд 4Субстраты тканевого дыхания
В качестве субстратов окисления, т.е. веществ,
от которых отнимаются атомы водорода, являются разнообразные промежуточные продукты распада
белков, жиров и углеводов.
Чаще всего окислению подвергаются промежуточные продукты цикла Кребса (лимонная, α-кетоглутаровая, янтарная и яблочная кислоты).
Слайд 5Ферменты тканевого дыхания
Тканевое дыхание - сложный ферментативный процесс.
Ферменты
тканевого дыхания делятся на три группы:
1. Никотинамидные
дегидрогеназы
2. Флавиновые дегидрогеназы
3. Цитохромы
Слайд 6Никотинамидные дегидрогеназы
Эти ферменты отнимают два атома водорода от окисляемого
вещества и временно присоединяют их к своему коферменту НАД;
Коферменты
– низкомолекулярные небелковые соединения, являющиеся производными витаминов. Коферменты вместе с ферментами ускоряют некоторые реакции
НАД по строению является динуклеотидом, содержащим витамин РР - никотинамид
Слайд 8Первая стадия тканевого дыхания
2Н
А∙Н2 + НАД
А + НАД∙Н2
Окисляемое Окисленное
вещество вещество
Слайд 9Флавиновые дегидрогеназы
Эти ферменты отщепляют два атома водорода от
образовавшегося НАД∙Н2 и временно присоединяют к своему коферменту – ФМН;
ФМН по строению является нуклеотидом, содержащим в своем составе витамин В2 – рибофлавин.
Слайд 10
Схема строения ФМН
Флавин –
Рибитол - Фосфат
Рибофлавин
(Витамин В2)
Слайд 11Вторая стадия тканевого дыхания
2Н
НАД∙Н2 + ФМН →
НАД + ФМН∙Н2
Слайд 12Цитохромы
Участвуют только в переносе электронов;
Состоят из
полипептида и гема;
Гем - сложное циклическое соединение, содержащее
железо;
Железо, входящее в цитохромы, может обратимо переходить из окисленной формы (Fe3+) в восстановленную форму (Fe2+):
Fe3+ + е Fe2+
Слайд 14
Завершающие стадии тканевого дыхания
2 Fe2+ + ½ O2
2 Fe3+ + O2-
2 H+ + O2- H2O
Слайд 16 Характеристика дыхательной цепи
Все участники тканевого дыхания
(ферменты и коферменты) располагаются в определенной последовательности и составляют дыхательную
цепь;
На всем протяжение дыхательной цепи происходит передвижение электронов;
Движение электронов происходит только в одном направлении: от окисляемого вещества к кислороду.
Слайд 17 Однонаправленное движение электронов вызвано тем, что все участники
дыхательной цепи располагаются по мере возрастания их окислительно-восстановительных потенциалов;
Окислительно-восстановительный потенциал, или редокс-потенциал, характеризует способность молекул принимать и удерживать электроны;
Поэтому электроны переносятся от вещества с низким редокс-потенциалом к молекулам, имеющим бóльшую величину редокс-потенциала.
Слайд 18 В дыхательной цепи самое низкое значение редокс-потенциала имеет
окисляемое вещество, а самая большой величиной редокс-потенциала обладает кислород;
В связи с этим кислород является окончательным акцептором электронов;
По мере движения электронов по дыхательной цепи выделяется энергия;
Около половины энергии аккумулируется в макроэргических связях молекул АТФ, другая часть энергии выделяется в виде тепла;
Количество выделяющейся энергии зависит от разности редокс-потенциалов;
Слайд 19 Синтез АТФ осуществляется только участках дыхательной цепи с
большой разностью редокс-потенциалов;
В дыхательной цепи имеются три таких
участка, где происходит синтез АТФ: при переносе электронов от НАД∙Н2 к ФМН, от цитохрома b к цитохрому c и от цитохрома а к цитохрому а3;
Всего при переносе двух атомов водорода на кислород (в расчете на одну образовавшуюся молекулу воды) синтезируется три молекулы АТФ.
Слайд 20Упрощенная схема тканевого дыхания
Слайд 21Митохондрии
Имеются во всех клетках, кроме красных клеток крови;
Представляют собой вытянутые микроскопические пузырьки длиной 2-3 мкм и толщиной
около 1 мкм (1мкм = 1∙10-6 м);
Количество митохондрий в клетках может достигать тысячи и более и зависит от потребности клеток в энергии;
В мышечных клетках под влиянием систематических тренировок количество митохондрий возрастает;
Слайд 22 Митохондрии окружены двойной мембраной;
Внешняя мембрана гладкая, внутренняя складчатая
с большой поверхностью;
Ферменты тканевого дыхания встроены во внутреннюю мембрану
и располагаются в ней в виде отдельных скоплений, называемых дыхательными ансамблями;
Благодаря строго упорядоченному расположению ферментов в дыхательных ансамблях, передвижение электронов в дыхательной цепи происходит с большой скоростью.
Слайд 25Внемитохондриальное окисление
Анаэробное окисление
Микросомальное окисление
Свободнорадикальное окисление
Слайд 26Анаэробное окисление
Протекает в цитоплазме клеток;
Отщепляемый от
окисляемого вещества водород присоединяется не кислороду, а к другому веществу;
Чаще всего таким акцептором кислорода является пировиноградная кислота (пируват), возникающая при распаде углеводов;
В результате присоединения атомов водорода пируват превращается в молочную кислоту (лактат).
Слайд 27Образование молочной кислоты
СН3
СН3
С = О + НАД∙Н2 Н-С-ОН + НАД
СООН СООН
Пируват Лактат
Слайд 28Биологическая роль анаэробного окисления
Синтез АТФ без участия митохондрий и
потребления кислорода;
Обычно протекает в мышцах при интенсивной физической работе.
Слайд 29Микросомальное окисление
Протекает на мембранах цитоплазматической сети клеток
Кислород включается
в состав молекул окисляемого вещества с образованием гидроксильной группы
R-H + ½ O2 R-OH
Часто обозначается термином гидроксилирование;
В гидроксилировании участвует витамин С – аскорбиновая кислота.
Слайд 30Биологическая роль микросомального окисления
Включение атомов кислорода в синтезируемые
вещества (синтез коллагена, гормонов надпочечников);
Обезвреживание токсичных соединений;
Включение кислорода
в молекулу яда уменьшает его токсичность и делает его более водорастворимым, что облегчает его выведение из организма почками.
Слайд 31Свободнорадикальное окисление
Незначительная часть поступающего в организм кислорода превращается
в очень активные формы, являющиеся сильнейшими окислителями;
Такие формы кислорода
называются оксидантами или свободными радикалами;
Образование свободных радикалов увеличивается при облучении (радиоактивном, ультрафиолетовом), при стрессе, при поступлении в организм большого количества кислорода (например, во время тренировки).
Слайд 32 Свободные радикалы кислорода, являясь сильными окислителями, вызывают реакции окисления,
затрагивающие основные классы органических соединений;
Чаще всего свободнорадикальному окислению
подвергаются непредельные жирные кислоты, входящие в состав липоидов, образующих липидный слой биологических мембран, что приводит к повышению проницаемости мембран и делает их неполноценными;
Повреждение мембран во время мышечной работы является одним из механизмов развития утомления.
Слайд 33Антиоксидантная система
Образование свободных радикалов в организме происходи постоянно, так
как в организм всегда поступает кислород;
В физиологических условиях свободнорадикальное
окисление протекает с низкой скоростью, так как ему противостоит защитная антиоксидантная система, главным компонентом которой является витамин Е – токоферол;
При чрезмерном образовании свободных радикалов антиоксидантная система может не справиться с их нейтрализацией, что приводит к повреждению мембран и возникновению заболеваний.
Тест 1
В клетке тканевое дыхание протекает в:
а) митохондриях
б) рибосомах
в) цитоплазме
г) ядре
Тест 2
В состав кофермента НАД входит витамин:
а) А
б) В1
в) В2
г) РР
Тест 3
Витамин рибофлавин (В2) входит
в состав кофермента:
а) КоА
б) НАД
в) НАДФ
г) ФМН
Тест 4
В состав ферментов тканевого дыхания – цитохромов входит металл:
а) алюминий
б) железо
в) калий
г) хром
Тест 5
Никотинамидные дегидрогеназы используют в качестве кофермента:
а) гем
б) кофермент А
в) НАД
г) ФМН
Тест 6
Наименьшую величину редокс-потенциала имеет:
а) кислород
б) НАД
в) окисляемое вещество
г) ФМН
Тест
7
В дыхательной цепи митохондрий ферменты и коферменты располагаются:
а) в алфавитном порядке
б) по мере увеличения их редокс-
потенциалов
в) по мере уменьшения их редокс-
потенциалов
г) в произвольном порядке
Тест 8
В процессе тканевого дыхания образуется:
а) аммиак
б) вода
в) мочевина
г) углекислый газ
Тест 9
Образование одной молекулы воды в процессе тканевого дыхания сопровождается синтезом:
а) одной молекулы АТФ
б) трех молекул АТФ
в) пяти молекул АТФ
г) десяти молекул АТФ
Тест 10
В клетке анаэробное окисление
протекает в:
а) митохондриях
б) рибосомах
в) цитоплазме
г) ядре
Тест 11
Наибольшую величину редокс-потенциала имеет:
а) кислород
б) НАД
в) окисляемое вещество
г) ФМН
Тест 13
Чрезмерному росту скорости свободнорадикального окисления препятствуют:
а) антивитамины
б) антикоагулянты
в) антиоксиданты
г) антитела
Тест 14
Основной источник АТФ в организме:
а) анаэробное окисление
б) микросомальное окисление
в) митохондриальное окисление
г) свободнорадикальное окисление
