Слайд 1
Лекция: Биологическое окисление. Окислительное фосфорилирование.
Слайд 3Биологическое окисление
- Это совокупность окислительно-восстановительных реакций, сопровождающихся передачей протонов и
электронов.
Слайд 4ОСНОВНАЯ РОЛЬ:
Обеспечить организм энергией в доступной для использования форме (АТФ).
Слайд 5Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)
Слайд 8Тканевое дыхание
Вдыхаемый О2 используется для синтеза Н2О за счет Н2
окисляемых S:
SH2 +
½ O2 ==> S + H2O
Слайд 11 Переносчики электронов и протонов образуют цепь переноса электронов (ЦПЭ)
или дыхательную цепь (ДЦ).
Слайд 12Окислительное фосфорилирование
Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счет энергии
окисления веществ, связанный с переносом электронов по ЦПЭ наз. ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ.
Слайд 13ЦПЭ и МИТОХОНДРИИ
Все ферменты ЦПЭ связаны с МХ.
1
гепатоцит содержит около 1000 МХ.
Слайд 16ФЕРМЕНТЫ НАРУЖНОЙ МЕМБРАНЫ
Моноаминооксидаза
Система удлинения цепи жирных кислот
Холинфосфотрансфераза
Фосфолипаза А
Слайд 17ФЕРМЕНТЫ ВНУТР.МЕМБРАНЫ
НАДН-дегидрогеназа
Сукцинатдегидрогеназа
Цитохромы в,с1, с, а, а3
Н+-АТФ-синтаза
АДФ-АТФ-транслоказа
Слайд 18ФЕРМЕНТЫ МАТРИКСА
Ферменты ЦТК (кроме сукцинатдегидрогеназы)
Ферменты бета-окисления ЖК
Фосфоенолпируват-карбоксилаза
Глутаматдегидрогеназа
Слайд 19ЦПЭ
* НАД-зависимых ДЕГИДРОГЕНАЗ,
ФАД-зависимых ДЕГИДРОГЕНАЗ,
УБИХИНОНА,
ЦИТОХРОМОВ.
Последовательность
расположения определяется их редокс-потенциалами.
Слайд 21Комплексы цепи переноса электронов
ЦПЭ и ОФ состоит из комплексов, каждый
из них осуществляет определенную стадию ЦПЭ.
Слайд 24Комплексы
Обозначают комплексы I, II, III и IV.
I - НАДН-дегидрогеназа
II
- Сукцинатдегидрогеназа
III - Убихинол-цитохром с-редуктаза
IV - Цитохромоксидаза
Слайд 28 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 29 Электроны поступают в ДЦ различными путями.
При окислении
НАДН + Н+ комплекс I переносит электроны через ФМН и
Fe/S-центры на убихинон.
Слайд 30 Образующиеся при окислении сукцината, ацил-КоА электроны переносятся на убихинон комплексом
II через ФАДН2.
При этом окисленная форма кофермента Q восстанавливается в
QH2.
Слайд 31Восстановленный коэнзим Q
QH2 переносит электроны в комплекс III, который поставляет
на цитохром с. Последний переносит электроны к комплексу IV,
цитохромоксидазе.
Слайд 32Комплекс I
Комплекс I катализирует окисление NADH переносчиком электронов — убихиноном
(коферментом Q).
Слайд 37Убихинон
существует в окисленной и восстановленной формах -
CoQ и CoQH2:
Слайд 39Восстановленный коэнзим Q
QH2 переносит электроны в комплекс III, который поставляет
на цитохром с. Последний переносит электроны к комплексу IV,
цитохромоксидазе.
Слайд 40Комплекс II
Суммарный процесс, катализ. комплексом I
Комплекс II катализирует окисление сукцината
в фумарат по реакции:
Слайд 45Комплекс III
Комплекс III катализирует окисление QН2 цитохромом с.
Уравнение
реакции:
Слайд 50Комплекс IV
Комплекс IV - цитохромоксидаза, катализирует перенос электронов от цитохрома
с непосредственно на кислород по реакции:
Слайд 51 При восстановлении О2 образуется сильный основной анион
О2-, который связывает два протона и переходит в воду.
Слайд 56Окислительное фосфорилирование
Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счет энергии
окисления веществ, связанный с переносом электронов по ЦПЭ наз. ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ
ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ.
Слайд 58
Поток электронов сопряжен с образованием комплексами I,
III и IV протонного градиента.
Слайд 59 Большая часть выделяющейся энергии используется для создания градиента
протонов и, наконец, для образования АТФ с помощью АТФ-синтазы.
Слайд 60АТФсинтаза
Главная функция фермента заключается в фосфорилировании AДФ ортофосфатом
с образованием АТФ.
Слайд 61Механизм сопряжения фосфорилирования
Объясняет хемиосмотическая гипотеза Митчелла.
Слайд 63Гипотеза Митчелла
Реакции, сопровождающиеся образованием протонов, протекают на вн. МХ мембране
таким образом, что протоны переносятся с внутренней стороны мембраны на
внешнюю.
Слайд 66Энергия переноса электронов и протонов вдоль ДЦ сосредотачивается в виде
протонного потенциала или электрохимического градиента Н+.
Слайд 67Диффузия протонов обратно через мембрану сопряжена с фосфорилированием, которое осуществляет
АТФсинтаза.
Слайд 70Трансмембранная разность электрических потенциалов (протонный потенциал).
Трансмембранная разность концентраций ионов Н+
Слайд 72 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 75Коэффициент 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).
Дыхательный контроль
Механизм регуляции образования и потребления АТФ наз. дыхательным
контролем.
Скорость О.Ф. зависит от содержания АДФ.
Слайд 80 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 86 Гипертермия
Если создание протонного градиента подавлено,
процессы окисления субстрата и переноса электронов протекают значительно быстрее, однако
вместо синтеза АТФ выделяется тепло (гипертермия).