Система энергообеспечения клетки

имени академика Е.Н.Павловского
ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ

перимитохондриальное пространство .
Наружная мембрана гладкая и

по своему составу сходна с плазмалеммой. Она содержит большое количество белка-порина, формирующего водные каналы и проницаема для ионов, аминокислот, нуклеотидов, сахаров и других малых молекул.
Внутренняя мембрана ограничивает полость митохондрий — митохондриальный матрикс и образует кристы - направленные внутрь впячивания . Во внутреннюю мембрану встроены ферментные системы транспорта электронов. На кристах имеются грибовидные выросты — оксисомы или F1-частицы, в которых локализуется мультиферментная система АТФ-синтетаза.

всех белков митохондрий. Остальные 95 % митохондриальных белков кодируются ядерной

ДНК и синтезируются на свободных рибосомах в цитоплазме клетки, откуда они транспортируются в митохондрии.

аминоксилоты, цитрулина);
синтез стероидных гормонов;
активное накопление ионов Са++;

участие в апоптозе.

в основе реакций
энергетического обмена.
 

более простых.

Основу диссимиляции или катаболизма составляют реакции расщепления сложных

органических соединений, которые распадаются на более простые.

Все синтетические процессы нуждаются в энергии, которая поставляется в ходе

реакций диссимиляции. Сами же реакции расщепления протекают лишь при участии ферментов, которые синтезируются в процессе ассимиляции.

организмов, включая человека, в присутствии кислорода состоит из трех последовательных

этапов:
- подготовительного;
- бескислородного (анаэробного) ;
- кислородного (аэробного).

биохимические реакции распада и окисления сложных органических соединений до более

простых.

осуществляется через ряд промежуточных реакций, сопровождающихся выделением лишь небольшого количества

энергии. В цепи этих реакций атомы водорода (электроны вместе с протонами) с помощью специальных ферментов - дегидрогеназ, отнимаются от глюкозы и продуктов ее метаболизма и переносятся на первичные акцепторы и переносчики электронов и водорода никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и реже - на флавинадениндинуклеотид (ФАД).

передаче которых на кислород освобождается энергия для синтеза АТФ. Этот

процесс осуществляется при участии цепи переноса электронов, встроенной во внутреннюю мембрану митохондрий.

является дегидрирование, в процессе которого они теряют как электроны, так

и протоны.

этапа энергетического обмена

них энергию «падая» по цепям ферментативных реакций в следующем направлении:

глюкоза → НАДН2→ электронтранспортная цепь → кислород.

Суммарное

уравнение гликолиза:

С6Н12О6+ 2НАД + 2АДФ + 2Фн → 2СН3 СОСООН+ 2НАДН2 + 2АТФ
фосфат Пировиноградная
неорганический кислота

СН3СОСООН + НАДН2 ⇄ С2Н5ОН + СО2 +

НАД.
Пировиноградная Этанол
кислота

в том, что образующиеся при этом окисленные формы НАД могут

вновь вовлекаться в реакции гликолиза.

кислот.
3.Перенос электронов по дыхательной цепи и
окислительное фосфорилирование.

молекулы пирувата сопровождается восстановлением молекулы НАД до НАДН2 и образованием

молекулы диоксида углерода по уравнению :

Оксалоацетат + Ацетил-КоА +АДФ + Фн + 3НАД

+ ФАД → Оксалоацетат + 2СО2 + КоА + АТФ + 3НАДН2 + ФАДН2

фосфорилирование АДФ в АТФ

НАДН2 и ФАДН2 по цепи транспорта электронов, состоящей из девяти

ферментов, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрий, на молекулу кислорода.
Первым переносчиком электронов, который акцептуирует водород НАДН2, служит флавопротеин (НАДН2-дегидрогеназа), а последним – цитохром a3 . Энергия, выделяющаяся небольшими порциями при переносе электронов, используется для синтеза АТФ из АДФ.

мембрана; 2 - электронтранспортная цепь;
3 - АТФ-синтетаза.

ФАДН2 передают атомы водорода в дыхательную цепь, находящуюся во внутренней

мембране митохондрий, где от них отщепляются электроны (е) с образованием протонов (Н+). Электроны переносятся по дыхательной цепи на молекулу кислорода и активируют ее. Активированный кислород сразу же реагирует с образовавшимися протонами, в результате чего выделяется вода. (На каждые две молекулы НАДН2 восстанавливается одна молекула кислорода и выделяются две молекулы воды).

освобождают свою энергию, которая используется некоторыми ферментами дыхательной цепи, работающими

как протонные насосы для перекачивания ионов водорода (Н+) из матрикса митохондрий в межмембранное пространство.
В результате наружная сторона внутренней мембраны митохондрий заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно, и между ними создается электрохимический протонный градиент, который является движущей силой синтеза АТФ.

ионы водорода силой электрического поля проталкиваются из межмембранного пространства в

матрикс через канал АТФ-синтетазы, встроенной во внутреннюю мембрану митохондрий. При этом выделяется свободная энергия, которая используется для синтеза АТФ из АДФ и фосфата (энергии пары электронов, передаваемых в дыхательную цепь одной молекулой НАДН2, достаточно для синтеза трех молекул АТФ, а ФАДН2 - двух молекул АТФ.)

+ 6О2 +38Фн + 38АДФ ⇄ 6СО2 + 6Н2О +

38АТФ.

расщепления одной молекулы глюкозы

они в конечном счете в реакциях клеточного дыхания окисляются до

воды и СО2 .

АТФ и столько же распадается. При этом запасов АТФ в

клетках не существует и все вновь синтезированные молекулы АТФ, используются в процессах жизнедеятельности сразу же (в первую минуту) после их образования.

промежуточных продуктов реакций гликолиза и цикла Кребса.

для получения энергии, но также для синтеза углеродных скелетов собственных

органических молекул. Таким образом, гетеротрофная ассимиляция сводится лишь к перестройке органических молекул.

белков и полисахаридов в основном служат мономеры, образующиеся в процессе

пищеварения, которые во многих случаях непосредственно вовлекаются в реакции и лишь нуклеотиды синтезируются клетками млекопитающих de novo.

в метаболизме клетки и организма, не только поставляют предшественников для

синтеза необходимых клетке соединений, но служат также метаболическими «перекрестками», где происходит выбор пути превращения того или иного вещества, а также переключение обмена с одного пути на другой.

чем ему необходимо, в жировых клетках человека будут откладываться запасы

жира, даже если в пище жиры отсутствовали.

столько энергии и производят ровно столько органических соединений, сколько необходимо

им для поддержания их жизнедеятельности.

активности ферментов;
- изменения каталитической активности ферментов путем их

химической модификации;
- изменения количества молекул ферментов.

протекающих в них реакций. Указанные ферменты относятся к аллостерическим ферментам,

каталитическая активность которых регулируется не только количеством молекул субстрата, но и другими веществами, называемыми эффекторами.

центра, также аллостерического участка, связывание с которым эффектора вызывает изменения

конформации ферментативного белка и как следствие этого изменение его каталитической активности.

Эффекторами алллостерических ферментов обычно
служат клеточные метаболиты. При этом конечные продукты метаболического пути часто являются ингибиторами аллостерических ферментов, а исходные вещества — их активаторами.

метаболизма — это ингибирование каталитической активности аллостерических ферментов по принципу

обратной связи, когда активность регуляторного фермента, катализирующего первую или одну из первых реакций метаболического пути, ингибируется конечным продуктом данной последовательности реакций.

триониндезаминазы по принципу обратной связи
1– предшественник аминокислоты изолейцина (треонин); 2

– аллостерический фермент триониндезаминаза; 3 – активный центр фермента; 4 – алллостерический участок; 5 – аминокислота изолейцин; 6 – неактивный фермент триониндезаминаза.

осуществляется посредством фосфорилирования и дефосфорилирования белка фермента. Фосфорилирование, т.е. перенос

на регулируемый фермент фосфата от молекулы АТФ, осуществляется ферментами протеинкиназами, а дефосфорилирование —– протеинфосфатазами.

—– тесно связан с процессами их синтеза и распада. Регуляция

синтеза ферментов может осуществляться на любой стадии экспрессии соответствующих структурных генов.

локализуются:
а) на наружной мембране;

б) на всем протяжении внутренней мембраны;
в) в перимитохондриальном пространстве; г) в матриксе; д) на кристах

2. В михондрии белок-порин содержится
а) в наружной мембране; б) во внутренней мембране;
в) в перимитохондриальном пространстве; г) в матриксе; д) в кристах

3. Клетки, способные использовать энергию химических связей веществ, получаемых из внешней среды и синтезировать органические соединения только из углерода органических соединений относятся к группе:
а) фотоавтотрофов; б) фотогетеротрофов; в) хемоавтотрофов; г)хемогетеротрофов.

4. При окислении глюкозы большая часть молекул АТФ образуется в реакциях
а) переноса электронов по электронтранспортной цепи и сопряженном фосфорилировании АДФ АТФ-синтетазами;
б) цикла Кребса; в) гликолиза; г) брожения д) образования ацетил-КоА

5. Конечным акцептором электронов в реакциях аэробного окисления глюкозы служат молекулы:
а) воды; б) кислорода; в) пирувата; г) НАД; д) АДФ