поступления в организм до образования конечных продуктов (СО2, Н2О и
NH3).Внешний метаболизм (внеклеточный) – включает превращения веществ на путях их поступления и выделения из организма.
Промежуточный метаболизм (внутриклеточный).
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
МЕТАБОЛИЗМ. БИОЭНЕРГЕТИКА
Содержание
- 1. МЕТАБОЛИЗМ. БИОЭНЕРГЕТИКА
- 2. Метаболизм (обмен веществ) совокупность превращений веществ,
- 3. Функции метаболизма Обеспечение организма доступной энергией в
- 4. Метаболические путиМетаболизм состоит из метаболических реакций и
- 5. Метаболические путиЦентральные – общие для синтеза и
- 6. Метаболические путиЛинейные. Примеры: гликолиз, глюконеогенез.Циклические.
- 7. Фазы метаболизма Катаболизм – расщепление сложных веществ
- 8. Этапы катаболизма I этап – расщепление полимеров
- 9. Аминокислоты H2O NH3Белки Ацетил-КоАПируват Глюкоза Глицерол +Жирные
- 10. Анаболизм протекает в обратном направлении катаболизму с определенными особенностями:
- 11. Законы термодинамики I закон – закон сохранения
- 12. Термодинамические системы Биологические системы являются открытыми термодинамическими
- 13. Свободная энергия Каждая термодинамическая система обладает определенной
- 14. Свободная энергия Связанная энергия (Т∆S) –
- 15. Свободная энергия Значение ∆G определяет
- 16. ReactantReactantProductProductExergonicEndergonicEnergy isreleased. Energymust besupplied. Energy suppliedEnergy releasedCopyright
- 17. Макроэргические соединения химические соединения, содержащие
- 18. Макроэргические соединения
- 19. АТФ – главный энергетический посредник
- 20. Варианты гидролиза АТФ АТФ + Н2О →
- 21. Механизмы синтеза АТФ Окислительное фосфорилирование – синтез
- 22. Цикл АТФ Катаболизм, -∆GАнаболизм, +∆GАДФ + Н3РО4 АТФ
- 23. Энергетическое состояние клетки характеризует «заполнение»
- 24. Регуляция внутриклеточного метаболизмя Регуляция энергетическим состоянием клетки.
- 25. Регуляция внутриклеточного метаболизма 2. Аллостерическая регуляция3. Ковалентная регуляция4. Индукция и репрессия
- 26. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты Происходит в матриксе митохондрий. Суммарная реакция процесса:CH3-CO-COOHCH3-CO-SCoANAD+HS-CoACO2NADH+H+Пиуват Ацетил-СоА
- 27. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
- 28. Кофакторы пируватдегидрогеназного комплекса:Е1 – ТРР (тиамин, витамин
- 29. Этапы окислительного декарбоксилирования пирувата
- 30. Этапы окислительного декарбоксилирования пирувата 3. +→→+
- 31. Этапы окислительного декарбоксилирования пирувата 4. +→→+
- 32. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты CH3-CO-COOHCH3-CO-SCoANAD+HS-CoACO2NADH+H+Пиуват Ацетил-СоА Цикл КребсаДыхательная цепь
- 33. Слайд 33
- 34. Слайд 34
- 35. Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса Ковалентная регуляция Е1 (фермент
- 36. Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса
- 37. Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот - ЦТК,
- 38. CH3-C-SCoA II
- 39. NAD+NADH+H+CO2 COOH
- 40. FADFADH2 COOH
- 41. Суммарная реакция цикла Кребса CH3-CO-SCoA
- 42. Слайд 42
- 43. Функции цикла Кребса Интегративная – объединяет пути
- 44. Функции цикла Кребса 4. Амфиболическая:Катаболическая
- 45. Регуляция цикла Кребса
- 46. Анаплеротические реакции - реакции, пополняющие промежуточные продукты
- 47. Анаплеротические реакции COOH
- 48. Анаплеротические реакции Глутамат NADH+H++ H2ОNAD+NH3α-кетоглутаратГлутамат дегидрогеназа +Фенилаланин Тирозин ФумаратМетионин Валин Изолейцин Сукцинил-СоА
- 49. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
- 50. Биологическое окисление (тканевое дыхание) – совокупность
- 51. Биологическое окисление (БО)БО начинается с реакций дегидрирования
- 52. НАД+-зависимые дегидрогеназыПируват Изоцитат Малат Глутамат α-кетоглутаратНАДН+Н+
- 53. ФАД-зависимые дегидрогеназыСукцинат Глицерол-3-фосфатАцил-СоАФАДН2
- 54. НАДН и ФАДН2, полученные в реакциях дегидрирования субстратов, переносят электроны и протоны в дыхательную цепь.
- 55. Дыхательная цепь (ДЦ)Комплекс ферментов и окислительно-восстановительных систем,
- 56. Функции дыхательной цепи Энергетическая – перенос электронов
- 57. Окислительно-восстановительные системы (редокс-системы) ОВ система состоит из
- 58. Окислительно-восстановительный потенциал Чем электроотрицательнее величина ОВ потенциала,
- 59. Окислительно-восстановительные системы дыхательной цепиNAD+/NADH
- 60. НАД+-зависимые дегидрогеназы
- 61. ФАД-зависимые дегидрогеназыФАДН2 (ФМНН2)ФАД (ФМН)
- 62. Железо-серные белкиБелки, содержащие атомы железа (негемовое железо),
- 63. Железо-серный центр I (FeS)Атом железа связан координационными
- 64. Железо-серный центр II (Fe2S2)Каждый из 2-х атомов
- 65. Железо-серный центр III (Fe4S4)4 атома железа связаны
- 66. Убихинон (коэнзим Q)
- 67. Убихинон (коэнзим Q)+2Н+ +2е-2Н+ -2е
- 68. Цитохромы – гемопротеины в дыхательной цепи участвуют
- 69. Цитохромы Атомы железа в составе цитохромов переносят
- 70. Структура гема цитохромов b, c и c1
- 71. Структура гема А (цитохромов а и а3)
- 72. Дыхательная цепь
- 73. NAD+SNADH+H+SH2FMNFMNH2CoQCoQH22b(Fe 3+) 2b(Fe2+)2e, 2H+2e, 2H+2e, 2H+2e2c1(Fe3+)2c1(Fe2+)2c(Fe 3+)2c(Fe2+)2a(Fe3+)2a(Fe2+) 2a3(Fe3+)2a3(Fe 2+)2Cu2+2Cu+2e2e2e2e2e½O22e½O22-+2H+H2O
- 74. ½O22-NADH+H+2H+½O2H2O2e∆G = -52,6 ккал/моль∆G = -n*∆E*F n
- 75. NADH+H+FMNFe-SCoQb, c1 Fe-Scaa3Cu O2FADFe-SсукцинатIIIIIIIVКомплексы дыхательной цепи
- 76. Комплексы дыхательной цепиI – NADH-CoQ-редуктазаII – сукцинат-CoQ-редуктазаIII – CoQH2-цитохром с-редуктазаIV – цитохромоксидаза
- 77. Окислительное фосфорилирование синтез АТФ из
- 78. Окислительное фосфорилирование В ДЦ существуют 3 участка,
- 79. NADH+H+FMNFe-SCoQb, c1 Fe-Scaa3Cu O2FADFe-SсукцинатIIIIIIIVADPH3PO4ATPADPH3PO4ATPADPH3PO4ATPОкислительное фосфорилирование
- 80. НАДН+Н+ = 3АТФФАДН2 = 2 АТФ
- 81. Энергетический баланс цикла КребсаСуммарная реакция цикла
- 82. Энергетический баланс декарбоксилирования пирувата CH3-CO-COOHCH3-CO-SCoANAD+HS-CoACO2NADH+H+Пиуват Ацетил-СоА Цикл КребсаДЦ3 АТФ12 АТФ15 АТФ
- 83. Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования
- 84. Хемиосмотическая теория МитчеллаПеренос электронов по дыхательной цепи
- 85. Хемиосмотическая теория МитчеллаСоздается протонный градиент – концентрация
- 86. Хемиосмотическая теория МитчеллаВ совокупности электрический и концентрационный
- 87. Хемиосмотическая теория МитчеллаПеренос протонов через АТФ-синтазу по
- 88. 2еВнутренняя мембрана митохондрий Наружная мембрана митохондрий Матрикс
- 89. АТФ-синтаза (Н+-АТФ-аза)Локализация – внутренняя мембрана митохондрий.Состоит из
- 90. Коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О) отношение
- 91. АТФ/АДФ-транслоказа (антипортер) – переносит АТФ из матрикса
- 92. Разобщение дыхания и фосфорилирования происходит под действием
- 93. Разобщающие агенты2,4-динитрофенолДикумарол ТироксинСвободные жирные кислотыРазобщающие агенты являются
- 94. Терморегуляторная функция дыхательной цепи40-45% энергии переноса электронов
- 95. Слайд 95
- 96. Физиологическая роль разобщения Поддержание температуры тела у
- 97. Термогенин По структуре близок к АТФ/АДФ-антипортеру, но
- 98. Ингибиторы дыхательной цепи I комплекс – ротенон
- 99. Микросомальное окислениеПроисходит в ретикулоэндоплазматической сети и заключается
- 100. Микросомальное окисление
- 101. Микросомальное окисление Ферменты – гидроксилазы (монооксигеназы). В
- 102. Активные формы кислородаОбразуются при неполном восстановлении кислорода.Супероксидный
- 103. Активные формы кислородаВ нормальных количествах обладают физиологическими
- 104. Антиоксидантные системы Ферменты:Супероксиддисмутаза (СОД)О2- + О2- +
- 105. Антиоксидантные системы H2O2 2H2O 2G-SH G-S-S-G NADPH+H+NADP+Глутатион пероксидаза Глутатион редуктаза
- 106. NADH+H+FMNFe-SCoQb, c1 Fe-Scaa3Cu O2FADFe-SсукцинатIIIIIIIVADPH3PO4ATPADPH3PO4ATPADPH3PO4ATP
- 107. NADH+H+FMNFe-SCoQb, c1 Fe-Scaa3Cu O2FADFe-SсукцинатIIIIIIIVADPH3PO4ATPADPH3PO4ATPADPH3PO4ATPОкислительное фосфорилирование
- 108. Скачать презентанцию
Метаболизм (обмен веществ) совокупность превращений веществ, начиная с их поступления в организм до образования конечных продуктов (СО2, Н2О и NH3).Внешний метаболизм (внеклеточный) – включает превращения веществ на путях их поступления
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Метаболизм (обмен веществ)
совокупность превращений веществ, начиная с их
Внешний метаболизм (внеклеточный) – включает превращения веществ на путях их поступления и выделения из организма.
Промежуточный метаболизм (внутриклеточный).
Слайд 3Функции метаболизма
Обеспечение организма доступной энергией в виде макроэргических
соединений.
Расщепление макромолекул на «строительные блоки» для синтеза необходимых организму веществ.
Синтез необходимых веществ (белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот).
Синтез и расщепление специализированных биологически активных веществ (гормонов, биогенных аминов).
Слайд 4Метаболические пути
Метаболизм состоит из метаболических реакций и метаболических путей.
Метаболический
путь – последовательность химических реакций, в ходе которых субстрат превращается
в конечный продукт.Каждая реакция метаболического пути катализируется отдельным ферментом.
Слайд 5Метаболические пути
Центральные – общие для синтеза и расщепления основных классов
веществ (белков, углеводов, липидов).
Специфические – характерные для синтеза и
расщепления индивидуального вещества (гормон, биогенный амин).
Слайд 6Метаболические пути
Линейные.
Примеры: гликолиз, глюконеогенез.
Циклические.
Примеры: цикл Кребса,
синтез мочевины.
Разветвленные.
Примеры: синтез триглицеридов и фосфолипидов, синтез холестерола
и кетоновых тел. 
Слайд 7Фазы метаболизма
Катаболизм – расщепление сложных веществ до простых конечных
продуктов (СО2, Н2О и NH3). Катаболические процессы сопровождаются выделением энергии
(экзергонические процессы).Анаболизм – синтез сложных веществ из простых веществ. В анаболических процессах используется энергия (эндергонические процессы).
Слайд 8Этапы катаболизма
I этап – расщепление полимеров до мономеров, протекает
в ЖКТ, не сопровождается образованием полезной энергии.
II этап –
расщепление мономеров до общего метаболита – ацетил-СоА. Образуется ≈20% энергии.III этап – расщепление ацетил-СоА до конечных продуктов (СО2 и Н2О). Включает цикл Кребса, дыхательную цепь и окислительное фосфорилирование. Образуется ≈80% энергии.
Слайд 9Аминокислоты
H2O
NH3
Белки
Ацетил-КоА
Пируват
Глюкоза
Глицерол +
Жирные кислоты
Полисахариды
Липиды
H
O2
цикл
Кребса
Дыхательная цепь
АТФ
АДФ + Н3РО4
СO2
Окислительное
фосфорилирование
Слайд 11Законы термодинамики
I закон – закон сохранения энергии;
общая энергия системы и окружающей среды – величина постоянная.
II
закон – все процессы в системе стремятся к необратимому переходу полезной энергии в хаотическую форму. 
Слайд 12Термодинамические системы
Биологические системы являются открытыми термодинамическими системами – обмениваются
с внешней средой и материей, и энергией.
Слайд 13Свободная энергия
Каждая термодинамическая система обладает определенной внутренней энергией (∆Е),
которая состоит из свободной и связанной энергии.
Свободная энергия (∆G)
– та часть энергии системы, которая может быть использована для совершения работы при постоянной температуре и давлении. 
Слайд 14Свободная энергия
Связанная энергия (Т∆S) – та часть энергии
системы, которая не может быть использована для совершения работы:
Т –
абсолютная температура; ∆S – энтропия.
∆Е = ∆G + Т∆S
Стандартная свободная энергия – ∆G0´
Стандартные условия:
t = 25ºС; рН = 7; концентрация – 1 моль/л.
Слайд 15Свободная энергия
Значение ∆G определяет направление химической реакции.
∆G ˂ 0. Реакция протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной
энергии – экзергонические реакции.∆G ˃ 0. Реакция нуждается в поступлении свободной энергии извне – эндергонические реакции.
∆G = 0. Реакция находится в состоянии равновесия.
Слайд 16Reactant
Reactant
Product
Product
Exergonic
Endergonic
Energy is
released.
Energy
must be
supplied.
Energy supplied
Energy released
Copyright © The McGraw-Hill
Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Эндергонические и экзергонические
реакции 
Слайд 17Макроэргические соединения
химические соединения, содержащие химические связи, при
расщеплении которых выделяется ≥ 5 ккал/моль энергии.
Связи
называются макроэргическими и обозначаются ~.
Макроэргические вещества выполняют функцию энергетических посредников (переносчики энергии от катаболических к анаболическим процессам).
Слайд 20Варианты гидролиза АТФ
АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4;
-7,3 ккал/моль
а) АТФ + Н2О → АМФ +
Н4Р2О7;-7,3 ккал/моль
b) Н4Р2О7 + Н2О → 2 Н3РО4;
-7,6 ккал/моль
-14,9 ккал/моль
Слайд 21Механизмы синтеза АТФ
Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ, сопряженный с
переносом электронов по дыхательной цепи.
АДФ +
Н3РО4 → АТФ 2. Субстратное фосфорилирование – синтез АТФ за счет энергии гидролиза супермакроэргических соединений.
Слайд 23Энергетическое состояние клетки
характеризует «заполнение» клетки макроэргическими связями
(энергией).
Показатели энергетического состояния:
Энергетический заряд:
[ATP]+1/2[ADP] [ATP]+[ADP]+[AMP] N – 0,8-0,95Потенциал фосфорилирования:
[ATP]/[ADP]*[Pa] N - 500
Слайд 24Регуляция внутриклеточного метаболизмя
Регуляция энергетическим состоянием клетки.
АТФ ингибирует катаболические процессы, но активирует анаболические процессы.
АМФ, АДФ ингибируют анаболические процессы, но активируют катаболические процессы.
Слайд 25Регуляция внутриклеточного метаболизма
2. Аллостерическая регуляция
3. Ковалентная регуляция
4.
Индукция и репрессия
Слайд 26Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Происходит в матриксе митохондрий.
Суммарная реакция процесса:
CH3-CO-COOH
CH3-CO-SCoA
NAD+
HS-CoA
CO2
NADH+H+
Пиуват
Ацетил-СоА
Слайд 27Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Происходит с участием
пируватдегидрогеназного комплекса (ПДК), состоящего из 3-х ферментов и 5 кофакторов.
Е1
– пируват дегидрогеназа Е2 – дигтдролипоилацетил трансфераза
Е3 – дигидролипоил дегидрогеназа
В состав комплекса входят и 2 регуляторных фермента – киназа и фосфопротеинфосфатаза, участвующие в ковалентной модификации Е1.
Слайд 28Кофакторы пируватдегидрогеназного комплекса:
Е1 – ТРР (тиамин, витамин В1)
Е2 – липоевая
кислота
Е3 – ФАД (рибофлавин, витамин В2)
NAD+ (никотинамид, витамин РР)
HS-CoA (пантотеновая
кислота)
Слайд 29Этапы окислительного декарбоксилирования пирувата
протекает в 5
этапов
1.
2.
Е1–ТРР-СН(ОН)-СН3
CH3-CO-COOH
+
→
Е1–ТРР
+
СО2
→
Е1–ТРР-СН(ОН)-СН3
+
SЕ2-ЛК
S
→
→
SН
Е2-ЛК
S-СО-СН3
+
Е1–ТРР
Слайд 30Этапы окислительного декарбоксилирования пирувата
3.
+
→
→
+
SH
Е2-ЛК
SH SН
Е2-ЛК
S-СО-СН3
HS-CoA
CH3-CO-SCoA
Слайд 31Этапы окислительного декарбоксилирования пирувата
4.
+
→
→
+
S
Е2-ЛК
S+
NAD+
SН
Е2-ЛК
SH
Е3–ФАД
Е3–ФАДН2
Е3–ФАДН2
5.
+
→
→
Е3–ФАД
NADH+H+
Слайд 32Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
CH3-CO-COOH
CH3-CO-SCoA
NAD+
HS-CoA
CO2
NADH+H+
Пиуват
Ацетил-СоА
Цикл Кребса
Дыхательная
цепь
Слайд 35Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса
Ковалентная регуляция Е1 (фермент активируется при дефосфорилировании
и ингибиуется при фосфорилиовании).
Аллостерическая регуляция Е2 и Е3 (конечные продукты
– ацетил-СоА и НАДН ингибируют соответственно Е2 и Е3).Регуляция энергетическим состоянием клетки (АТФ – ингибитор, АМФ – активатор).
Слайд 37Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот - ЦТК, цикл лимонной кислоты,
цитратный цикл )
последовательность реакций, в ходе
которых происходит полное окисление ацетильного остатка ацетил-СоА до 2 молекул СО2.Происходит в матриксе митохондрий
Слайд 38CH3-C-SCoA
II
O
COOH
I
C=О
I
CН2
I
COOH
COOH
I CH2
I
HO-C-COOH
I
CH2
I
COOH
+
H2O
HS-CoA
Ацетил-СоА
Цитрат синтаза
Цитрат
Оксалоацетат
- H2O
COOH
I
CH2
I
C-COOH
II
CH
I
COOH
Цис-аконитат
+ H2O
COOH
I
CH2
I
H-C-COOH
I
CН-ОН
I
COOH
Изоцитрат
Аконитаза
Аконитаза
Слайд 39NAD+
NADH+H+
CO2
COOH
I
CH2
I
CH2
IC=О
I
COOH
α-кетоглутарат
CO2
NAD+
NADH+H+
HS-CoA
Изоцитрат
дегидрогеназа
α-кетоглутарат
дегидрогеназный
комплекс
COOH
I
CH2
I
CH2
I
C=О
I
S-CoA
Сукцинил-СоА
GTP
H3PO4
GDP
HS-CoA
Сукцинил-СоА-синтетаза
COOH
I
CH2
I
CH2
I
CООН
Сукцинат
Слайд 40FAD
FADH2
COOH
I
CH
II
HC
ICООН
Фумарат
Сукцинат дегидрогеназа
+ H2O
COOH
I
CH-OH
I
CH2
I
CООН
Малат
Фумараза
NAD+
NADH+H+
COOH
I
C=O
I
CH2
I
CООН
Оксалоацетат
Малат дегидрогеназа
Слайд 41Суммарная реакция цикла Кребса
CH3-CO-SCoA + 2H2O +
3NAD+ + 1FAD + GDP + H3PO4 →
2CO2 + HS-CoA + 3NADH+3H+ + 1FADH2 + GTP 
Слайд 43Функции цикла Кребса
Интегративная – объединяет пути метаболизма основных классов
веществ.
Энергетическая – синтез одной молекулы ГТФ в реакции субстратного фосфорилирования.
Донор водородов для дыхательной цепи (в составе NADH и FADH2).
Слайд 44Функции цикла Кребса
4. Амфиболическая:
Катаболическая – расщепление ацетил-СоА
до 2 молекул СО2
Анаболическая – промежуточные продукты цикла Кребса
могут использоваться для синтеза определенных веществ. Примеры: оксалоацетат → Asp, Asn α-кетоглутарат → Glu, Gln 
Слайд 46Анаплеротические реакции
- реакции, пополняющие промежуточные продукты цикла Кребса.
Необходимость
анаплеротических реакций вытекает из анаболической функции цикла Кребса.
Слайд 47Анаплеротические реакции
COOH
I
C=O
I
CH3+
Пируват
CO2
ATP
ADP
H3PO4
COOH
I
C=О
I
CН2
I
CООН
Оксалоацетат
Пируват карбоксилаза
COOH
I
C-O-PO3H2
II
CH2
Фосфоенолпируват
+
CO2
GDP
GTP
COOH
I
CН2
I
C=О
I
CООН
Оксалоацетат
Фосфоенолпируваткарбоксикиназа
Биотин
Слайд 48Анаплеротические реакции
Глутамат
NADH+H+
+ H2О
NAD+
NH3
α-кетоглутарат
Глутамат дегидрогеназа
+
Фенилаланин
Тирозин
Фумарат
Метионин
Валин
Изолейцин
Сукцинил-СоА
Слайд 50Биологическое окисление
(тканевое дыхание)
– совокупность реакций окисления, протекающих в
живых организмах.
Функция – обеспечение организма доступной химической энергией в виде
АТФ. 
Слайд 51Биологическое окисление (БО)
БО начинается с реакций дегидрирования субстратов.
Реакции дегидрирования катализируются
ферментами дегидрогеназами, которые в качестве кофакторов содержат НАД+ и ФАД.
Слайд 54НАДН и ФАДН2, полученные в реакциях дегидрирования субстратов, переносят электроны
и протоны в дыхательную цепь.
Слайд 55Дыхательная цепь (ДЦ)
Комплекс ферментов и окислительно-восстановительных систем, участвующих в переносе
электронов и протонов с восстановленных кофакторов (НАДН и ФАДН2) на
кислород с образованием воды.Локализация процесса – внутренняя митохондриальная мембрана.
Слайд 56Функции дыхательной цепи
Энергетическая – перенос электронов по дыхательной цепи
сопровождается выделением свободной энергии, которая используется для синтеза АТФ.
Реокисление кофакторов
НАДН и ФАДН2. 
Слайд 57Окислительно-восстановительные системы (редокс-системы)
ОВ система состоит из донора и акцептора
электронов.
Каждая ОВ система обладает ОВ потенциалом (∆Еº´), который измеряется в
вольтах (V) и характеризует сродство ОВ системы к электронам (т.е. способность отдавать или принимать электроны). 
Слайд 58Окислительно-восстановительный потенциал
Чем электроотрицательнее величина ОВ потенциала, тем выше способность
ОВ пары отдавать электроны.
Чем электроположительнее величина ОВ потенциала, тем
выше способность ОВ пары принимать электроны.В дыхательной цепи ОВ системы расположены в порядке возрастания ОВ потенциала.
Слайд 59Окислительно-восстановительные системы дыхательной цепи
NAD+/NADH
―
-0,32VFMN/FMNH2 ― -0,05V
CoQ/CoQH2 ― +0,04V
цит.b (Fe3+)/цит.b(Fe2+ ) ― +0,12V
цит.c1(Fe3+)/цит.c1(Fe2+ ) ― +0,22V
цит.c(Fe3+)/цит.c(Fe2+ ) ― +0,25V
цит.а(Fe3+)/цит.а(Fe2+ ) ― +0,29V
цит.а3(Fe3+)/цит.а3(Fe2+ ) ― +0,55V
½O2/H2O ― +0,82V
Слайд 62Железо-серные белки
Белки, содержащие атомы железа (негемовое железо), связанные с серой
остатков цистеина и/или неорганической серой.
3 типа железо-серных центров:
FeS
Fe2S2
Fe4S4
Слайд 63Железо-серный центр I (FeS)
Атом железа
связан
координационными
связями с 4-мя
атомами серы 4-х
остатков цистеина
в белке.
Слайд 64Железо-серный центр II (Fe2S2)
Каждый из 2-х атомов железа связан координационными
связями с 2-мя атомами неорганической серы и 2-мя остатками цистеина
в белке.
Слайд 65Железо-серный центр III (Fe4S4)
4 атома железа связаны координационными связями с
4-мя атомами неорганической серы и
4-мя остатками цистеина в белке.
Слайд 68Цитохромы – гемопротеины
в дыхательной цепи участвуют цитохромы b, c,
c1, а и а3.
Цитохромы различаются:
Структурой боковых цепей гема.
Структурой полипептидных цепей.
Способом
связи полипептидных цепей с гемом.Значением ОВ потенциала.
Слайд 69Цитохромы
Атомы железа в составе цитохромов переносят по одному электрону.
Цитохромоксидаза
(аа3) содержит и медь
Cu2+ + 1e ↔ Cu+
– 1e Fe3+
Fe2+
1e
1e
Слайд 73NAD+
S
NADH+H+
SH2
FMN
FMNH2
CoQ
CoQH2
2b(Fe 3+)
2b(Fe2+)
2e, 2H+
2e, 2H+
2e, 2H+
2e
2c1(Fe3+)
2c1(Fe2+)
2c(Fe 3+)
2c(Fe2+)
2a(Fe3+)
2a(Fe2+)
2a3(Fe3+)
2a3(Fe 2+)
2Cu2+
2Cu+
2e
2e
2e
2e
2e
½O2
2e
½O22-
+
2H+
H2O
Слайд 74½O22-
NADH+H+
2H+
½O2
H2O
2e
∆G = -52,6 ккал/моль
∆G = -n*∆E*F
n – число электронов;
∆E – разница ОВ потенциала в ДЦ;
F – константа
Фарадея = 23,061ккал/В*моль 
Слайд 76Комплексы дыхательной цепи
I – NADH-CoQ-редуктаза
II – сукцинат-CoQ-редуктаза
III – CoQH2-цитохром с-редуктаза
IV
– цитохромоксидаза
Слайд 77Окислительное фосфорилирование
синтез АТФ из АДФ и фосфата,
сопряженный с дыхательной цепью
(за счет энергии переноса электронов
по дыхательной цепи).Перенос электронов по дыхательной цепи происходит постепенно и сопровождается уменьшением свободной энергии.
Слайд 78Окислительное фосфорилирование
В ДЦ существуют 3 участка, где снижение
свободной энергии достаточно для синтеза АТФ из АДФ и фосфата
(˃ 7,3 ккал/моль).Участки, где происходит синтез АТФ, называются точками фосфорилирования.
Они соответствуют I, III и IV комплексам дыхательной цепи.
Слайд 79NADH+H+
FMN
Fe-S
CoQ
b, c1 Fe-S
c
aa3
Cu
O2
FAD
Fe-S
сукцинат
I
II
III
IV
ADP
H3PO4
ATP
ADP
H3PO4
ATP
ADP
H3PO4
ATP
Окислительное фосфорилирование
Слайд 81Энергетический баланс
цикла Кребса
Суммарная реакция цикла Кребса
CH3-CO-SCoA
+ 2H2O + 3NAD+ + 1FAD + GDP + H3PO4
→ 2CO2 + HS-CoA + 3NADH+3H+ + 1FADH2 + GTP3НАДН = 3*3АТФ = 9АТФ
1ФАДН2 = 2АТФ
1ГТФ = 1АТФ
12 АТФ
Слайд 82Энергетический баланс декарбоксилирования пирувата
CH3-CO-COOH
CH3-CO-SCoA
NAD+
HS-CoA
CO2
NADH+H+
Пиуват
Ацетил-СоА
Цикл Кребса
ДЦ
3
АТФ
12 АТФ
15 АТФ
Слайд 83Механизм сопряжения окисления и фосфорилирования
Хемиосмотическая теория Митчелла
объясняет каким образом энергия переноса электронов по дыхательной цепи используется
для синтеза АТФ.
Слайд 84Хемиосмотическая теория Митчелла
Перенос электронов по дыхательной цепи сопровождается выкачиванием протонов
из матрикса митохондрий в межмембранное пространство.
Протоны не могут вернуться обратно
в матрикс митохондрий, поскольку внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для протонов.
Слайд 85Хемиосмотическая теория Митчелла
Создается протонный градиент – концентрация протонов в межмембранном
пространстве больше чем в матриксе.
Протоны заряжены положительно, поэтому появляется разность
потенциалов по обе стороны внутренней мембраны: положительный – на наружной и отрицательный – на внутренней стороне внутренней мембраны митохондрий. 
Слайд 86Хемиосмотическая теория Митчелла
В совокупности электрический и концентрационный градиенты составляют электрохимический
потенциал - ∆µН+
Протоны могут возвращаться в матрикс митохондрий только через
ионный канал фермента АТФ-синтазы.
Слайд 87Хемиосмотическая теория Митчелла
Перенос протонов через АТФ-синтазу по градиенту концентрации сопровождается
выделением свободной энергии, которая используется для синтеза АТФ.
Протонный градиент является
движущей силой синтеза АТФ. 
Слайд 882е
Внутренняя мембрана митохондрий
Наружная мембрана митохондрий
Матрикс митохондрий
+
2Н+
2Н+
2Н+
2Н+
2Н+
2Н+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
АДФ
Н3РО4
АТФ
АТФ-синтаза
Слайд 89АТФ-синтаза (Н+-АТФ-аза)
Локализация – внутренняя мембрана митохондрий.
Состоит из 2-х белковых комплексов:
F0
– погружен в мембрану – является каналом для Н+
F1
– выступает в матрикс – является каталитической частью 
Слайд 90Коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О)
отношение количества фосфорной кислоты
(Р), используемой на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), используемого
в дыхательной цепи.Для НАДН - Р/О = 3
Для ФАДН2 - Р/О = 2
Дыхательный контроль – зависимость скорости дыхательной цепи от концентрации АДФ.
Слайд 91АТФ/АДФ-транслоказа (антипортер) – переносит АТФ из матрикса и АДФ –
в матрикс.
Фосфат-транслоказа – фосфат переносится в матрикс вместе с протонами.
Транспорт АДФ, АТФ и фосфатов через внутреннюю мембрану митохондрий
ATP
AДP
Матрикс митохондрий
Межмембранное пространство
Н2РО4-
Н+
АТФ/АДФ-транслоказа
фосфат-транслоказа
Слайд 92Разобщение дыхания и фосфорилирования
происходит под действием веществ, которые переносят
протоны (протонофоры) или другие ионы (ионофоры) из межмембранного пространства в
матрикс митохондрий, минуя канал АТФ-синтазы.Исчезает протонный градиент и уменьшается синтез АТФ.
Энергия переноса электронов выделяется в виде теплоты, коэффициент Р/О уменьшается.
Слайд 93Разобщающие агенты
2,4-динитрофенол
Дикумарол
Тироксин
Свободные жирные кислоты
Разобщающие агенты являются липофильными веществами, связывают
в межмембранном пространстве протоны и переносят их в матрикс.
Слайд 94Терморегуляторная функция дыхательной цепи
40-45% энергии переноса электронов по дыхательной цепи
используется для синтеза АТФ.
25% - на транспорт веществ через мембрану
30-35% - на теплообразование (термогенез)Разобщающие агенты увеличивают термогенез.
Слайд 96Физиологическая роль разобщения
Поддержание температуры тела у новорожденных, у зимнеспящих
животных, при адаптации к холоду.
Бурая жировая ткань специализированна на термогенезе:
Содержит
много митохондрий;Содержит много ферментов ДЦ;
Содержит белок термогенин (разобщающий белок, UCP – uncoupling protein).
Слайд 97Термогенин
По структуре близок к АТФ/АДФ-антипортеру, но не переносит нуклеотиды,
а переносит анионы жирных кислот.
Патологическое разобщение:
Йодтиронины индуцируют
синтез термогенина – при гиперфункции щитовидной железы увеличивается температура тела.
Слайд 98Ингибиторы дыхательной цепи
I комплекс – ротенон
III комплекс –
антимицин
IV комплекс – цианиды, СО
Ингибиторы АТФ-синтазы
Олигомицин
Слайд 99Микросомальное окисление
Происходит в ретикулоэндоплазматической сети и заключается в гидроксилировании определенных
веществ.
Суммарная реакцияS-H
S-OH
NADPH+H+
NADP+
H2O
O2
Слайд 101Микросомальное окисление
Ферменты – гидроксилазы (монооксигеназы). В процессе участвует цитохром
Р450 и ФАД-зависимый флавопротеин.
Биологическая роль:Обезвреживание экзогенных токсичных веществ и инактивация эндогенных активных веществ.
Синтетическая роль (синтез стероидных гормонов, катехоламинов и др. веществ).
Слайд 102Активные формы кислорода
Образуются при неполном восстановлении кислорода.
Супероксидный анион
О2 +
е- → О2-
Перекись водорода
О2- + О2- + 2Н+ →
Н2О2 + О2Гидроксильный радикал
О2- + Н2О2 → О2 + НО- + НО∙
Слайд 103Активные формы кислорода
В нормальных количествах обладают физиологическими эффектами (фагоцитоз микроорганизмов,
чужеродных частиц).
В высоких концентрациях повреждают нуклеиновые кислоты, белки, ферменты, мембранные
липиды.
Слайд 104Антиоксидантные системы
Ферменты:
Супероксиддисмутаза (СОД)
О2- + О2- + 2Н+ → Н2О2
+ О2
Каталаза
2Н2О2 → 2Н2О + О2
Глутатион пероксидаза
Глутатион редуктаза
2. Витамины Е,
А, С.
Слайд 105Антиоксидантные системы
H2O2
2H2O
2G-SH
G-S-S-G
NADPH+H+
NADP+
Глутатион пероксидаза
Глутатион
редуктаза
Слайд 106NADH+H+
FMN
Fe-S
CoQ
b, c1 Fe-S
c
aa3
Cu
O2
FAD
Fe-S
сукцинат
I
II
III
IV
ADP
H3PO4
ATP
ADP
H3PO4
ATP
ADP
H3PO4
ATP
Слайд 107NADH+H+
FMN
Fe-S
CoQ
b, c1 Fe-S
c
aa3
Cu
O2
FAD
Fe-S
сукцинат
I
II
III
IV
ADP
H3PO4
ATP
ADP
H3PO4
ATP
ADP
H3PO4
ATP
Окислительное фосфорилирование
