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
Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление
Содержание
- 1. Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление
- 2. Биоэнергетика М.Мир, 1985 г
- 3. СодержаниеРоль и регуляция ЦТКПути потребления О2 в
- 4. *Роль ЦТКЭнергетическая 1 оборот ЦТК = 12
- 5. *Пластическая роль ЦТК
- 6. *Регуляторная роль «велосипеда Кребса»ЦТКЦСМаспартатфумаратOANH3, CO2МочевинаАцетил-KoA
- 7. Пути утилизации О2 в организмеO2Митохондриальное дыханиеМикросомальноеокислениеПерекисное окисление90-95% 5-10% 2-5% до 40% в печени
- 8. Биологическое окисление (БO)Окисление – процесс отнятия электронов
- 9. Биомедицинское значение БООснова жизнедеятельности обеспечивает антиэнтропийную функцию
- 10. *
- 11. Превращение энергии: МитохондрииПосле цитозольной стадии БО, энергия
- 12. Митохондрии: локализация в клеткеМитохондрии: вытянутые цилиндры, ∅
- 13. Общая структура Мх В печени около 67%
- 14. Сравнительная характеристика мембран МхНаружная мембранаМАО (моноаминооксидаза)Элонгаза ЖКХолинфосфотрансферазаФосфолипаза
- 15. Липидный состав мембран МхВнутренняя мембрана: содержит 70
- 16. Общая структура ДЦ Мх
- 17. Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ)В Мх
- 18. Схема ДЦ и действие ингибиторовβ-ОН ацил-КоА, ПВК,
- 19. Отношение P/OP/O количественный показатель степени сопряжения ОФОтношение
- 20. Структура ДЦ : Обзор
- 21. Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ)
- 22. Функции ДЦОбщая финальная стадия БО всех
- 23. Механизм образования АТФ в Мх (гипотезы сопряжения
- 24. Хемиосмотическое сопряжениеОбщий путь используется Мх, хлоропластами и
- 25. Комплекс I (NADH-CoQ reductase)Содержит:FMNFeS центры (22-24 (Fe-S) белка в 5-7 кластерахАкцептор электронов Ко Q
- 26. Коэнзим Q10 (КoQ10) или УбихинонКoQ10 компонент расположенный
- 27. КoQ10Окисляется цитохромами Это коллектор электронов нескольких FAD-зависимых ДГ
- 28. Комплекс II (Сукцинат-КoQ редуктаза) или СДГКомплекс
- 29. Комплекс II и IIIКoQ акцептирует электроны с
- 30. Q-цикл (1/2)The electron transfer pathway following oxidation
- 31. Q-cycle (2/2)The pathway following oxidation of a second UQH2.
- 32. Комплекс IV: Цитохром c ОксидазаКомплекс IV назван
- 33. Комплекс V H+-АТФ-аза (АТФ-синтаза )Ионные градиенты
- 34. Структура протонного градиента Δ μН+ состоит из
- 35. ATФ/AДФ транслоказаТранспорт АТФ из Мх (ч/з ATФ/AДФ
- 36. Функционирование ДЦ
- 37. Функциональная схема ДЦВ ДЦ имеется 3 цикла:
- 38. Inhibitors of Oxidative Phosphorylation
- 39. The Structures of Several Inhibitors of ETC and OP
- 40. Участки связывания ингибиторов ДЦ и ОФ
- 41. Several Uncouplers of OP
- 42. Действие разобщителей ОФ2,4-динитрофенол (2,4-ДНФ), как слабая кислота
- 43. 2,4-ДНФ снижает ΔμH+Межмембранное пространствоМатрикс МхH+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+25:1 H+
- 44. Эндогенные разобщители генерируют теплоНекоторые животные в процессе
- 45. Разобщающие белки Uncoupling Proteins (UCP 1-5)В различных
- 46. Нарушения митохондриального ОФСогласно концепции D. Wallace (1998-2008)
- 47. Митохондриальные болезни (Митохондриальная медицина)Мх содержат кольцевую ДНК
- 48. Некоторые Мх заболеванияНазвания Мх заболеваний образуются путем
- 49. Клинические проявления и лечение Мх заболеванийМанифестацияМышечные судороги
- 50. LHONLHON is a hereditary disease that often
- 51. MERRF, MELAS et al.The most frequent (80
- 52. Can Mitochondrial Diseases be Treated? Attempts are
- 53. Микросомальное окислениеМикросомы (МС) - (микротельца) искусственные везикулы,
- 54. Цитохром P450 монооксигеназы важная система детоксикации
- 55. Cytochrome b5In liver microsomes, cytochromes P450 are
- 56. Monooxygenase System (Microsomal Oxidation)The substrate can be
- 57. Функционирование микросомальной ДЦCyt P450RHR-OHO2H2OCyt b5FMNNADP H+H+NADP+ e-e-
- 58. Роль цитохрома P450 в микросомальном окислении
- 59. Механизм микросомального окисления
- 60. Цикл цитохрома Р450
- 61. Варианты строения микросомальной ДЦ
- 62. Перекисные реакции Любые кислород-зависимые процессы сопровождаются
- 63. Мх - продуцент АФКИсточником АФК при Мх дисфункции является семихинон КоQ
- 64. Механизм образования АФКО2 + е- ? О2˙+
- 65. Антиоксидантная защита (АОЗ)Неферментативная – АО вещества образующие
- 66. Благодарю за внимание
- 67. Скачать презентанцию
Биоэнергетика М.Мир, 1985 г
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Биологическое окисление - 2
Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование.
Микросомальное и перекисное окисление
Проф.
А.И. Грицук
Слайд 3Содержание
Роль и регуляция ЦТК
Пути потребления О2 в организме
Структура и функция
Мх
Окислительное фосфорилирование
Микросомальное окисление
Пероксидазный путь
Монооксигеназные системы Диоксигеназные системы
Свободные радикалы, Перекисное
окисление и антиоксиданты
Слайд 4*
Роль ЦТК
Энергетическая
1 оборот ЦТК = 12 ATP.
Пластическая
α-KG ?
glu.
OA ? asp.
Succinyl-CoA ? heme.
Регуляторная
ЦСМ (образование мочевины в
печенм) связан с ЦТК.
Слайд 7Пути утилизации О2 в организме
O2
Митохондриальное дыхание
Микросомальное
окисление
Перекисное окисление
90-95%
5-10%
2-5%
до
40%
в печени
Слайд 8Биологическое окисление (БO)
Окисление – процесс отнятия электронов Восстановление – их
присоединение
Биологическое окисление может происходить без участия молекулярного кислорода
Тканевое дыхание –
процесс производства клетками энергии в форме АТФ путем контролируемой реакции взаимодействия водорода с кислородом с образованием воды 2Н+ + 2 е- + ½ О ―> Н2О
Слайд 9Биомедицинское значение БО
Основа жизнедеятельности обеспечивает антиэнтропийную функцию организма
O2 внедряется в
структуру различных субстратов с помощью ферментов оксигеназ
Многие лекарства, поллютанты, химические
канцерогены и другие ксенобиотики метаболизируют с помощью ферментов этого класса и известны как система цитохрома P450Пероксидным путем образуются многие БАВ (гормоны, медиаторы, Pg, LT, TXA и др.)
Применение O2 может быть жизненно необходимым для лечения дыхательной и сердечной недостаточности
Слайд 11Превращение энергии: Митохондрии
После цитозольной стадии БО, энергия производится из частично
окисленных молекул углеводов и используется для производства АТФ
Производства энергии более
эффективно на сопрягающих мембранахПри аэробном окислении продукция АТФ из «пищевых» молекул max эффективно
Слайд 12Митохондрии: локализация в клетке
Митохондрии: вытянутые цилиндры, ∅ 0.5 - 1.0
μm.
В живых клетках Мх мобмльные и пластичные органеллы, постоянно изменяющие
форму, способные к делению и слиянию в соответствии с физиологическим состоянием ткани
Слайд 13Общая структура Мх
В печени около 67% общего белка Мх
находится в матриксе, 21% - во внутренней мембране, по 6%
- в межмембранном пространстве и в наружной мембране.Каждые из этих компартментов содержит специфические белки, выполняющие определенные функции
Слайд 14Сравнительная характеристика мембран Мх
Наружная мембрана
МАО (моноаминооксидаза)
Элонгаза ЖК
Холинфосфотрансфераза
Фосфолипаза А
Matrix
Ферменты ЦТК
Ферменты ˘β-окисл
ЖК
ПВК-карбоксилаза
ГДГ
Внутренняя мембрана
NADH ДГ
СДГ
Цитохромы b, c1, c, a, a3
Карнитинацил трансфераза
АДФ-ATФ транслоказа
Фосфат
трансферазаГлу-асп транслоказа
Глу- OH-- транслоказа
ПВК транслоказа
Малат-цитрат транслоказа
Малат-α-КГ транслоказа translocase
Слайд 15Липидный состав мембран Мх
Внутренняя мембрана:
содержит 70 % белка и
30 % липидов
Специфический ФЛ - кардиолипин
Мало холестерола и сфинголипидов
Слайд 17Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ)
В Мх содержатся ферментные ансамбли
- ЭТЦ ДЦ (до 70 белков) транспортирующие восстановленные эквиваленты
и направляющие их на финальную реакцию с О2 с образованием водыКомпоненты ДЦ иммобилизованы во внутренней мембране Мх
Движущей силой транспорта электронов по ДЦ является разница ОВП (редокс-потенциала) ее компонентов
NAD/NADH – 0.32V
KoQ/KoQH2 + 0.04 v
O2/H2O + 0.82
Слайд 18
Схема ДЦ и действие ингибиторов
β-ОН ацил-КоА, ПВК, изоцитрат,
α-КГ, малат,
глу
сукцинат
α-глицерофосфат
ацил КоА
NAD+
FP1
FP2
FP3
FP4
CoQ
b – c1– c
aa3
малонат
амитал
*
O2
↓
H2O
*
*
Слайд 19Отношение P/O
P/O количественный показатель степени сопряжения ОФ
Отношение P/O отражает кол-во
молекул Фн, пошедших на образование АТФ к количеству поглощенных атомов
кислородаПри транспорте электронов с NADH в ДЦ образуется ≈3 молей АТФ
При транспорте электронов с FADH2 в ДЦ образуется ≈2 молей АТФ
NADH зависимые субстраты P/O = 3
FADH2 зависимые субстраты P/O = 2
Адреналин, аскорбат P/O = 1
Слайд 22Функции ДЦ
Общая финальная стадия БО всех аэробных клеток
NAD+ и
FAD восстановленные до NADH+ H+ и FADH2 в окислительных реакциях
в ДЦ реокисляются до NAD+ и FADВ сопрягающих комплексах (I, III и IV) происходит превращение энергии транспорта электронов в энергию АТФ
Главный источник АТФ и др. видов биологически конвертируемой энергии аэробных клеток
Слайд 23Механизм образования АТФ в Мх
(гипотезы сопряжения ТД и ОФ)
Химического сопряжения
(Слейтер)
Конформационного сопряжения (Бойер)
Хемиосмотического сопряжения (Митчел, 1961) Нобелевская премия 1978 г
Слайд 24Хемиосмотическое сопряжение
Общий путь используется Мх, хлоропластами и прокариотами для производства
энергии на биологические нужды
Хемиосмотическое сопряжение отражает связь между химическими
реакциями («хеми») генерации АТФ и мембранным транспортом («осмотическое»)Процесс сопряжения протекает в две связанные стадии, каждая из которых происходит с участием комплексов ДЦ внутренней мембраны Мх
солнце
пиша
богатые энергией
электроны
Трансмембранный
электрохимический
градиент протонов
Активный
мембранный
транспорт
Синтез
АТФ
Вращение
жгутиков и др.
Слайд 25Комплекс I (NADH-CoQ reductase)
Содержит:
FMN
FeS центры (22-24 (Fe-S) белка в 5-7
кластерах
Акцептор электронов Ко Q
Слайд 26Коэнзим Q10 (КoQ10) или Убихинон
КoQ10 компонент расположенный в «середине» ДЦ
транспортирует электроны с NADH, с сукцината, ацил-КоА и α-глицерофосфата
Слайд 28 Комплекс II (Сукцинат-КoQ редуктаза) или СДГ
Комплекс II содержит FAD
и 7-8 Fe-S белков в 3 кластерах
Комплекс II СДГ, одновременно
фермент ЦТК и интегральный белок внутренней мембраны МхМасса СДГ от 100 до 140 kD
Слайд 29Комплекс II и III
КoQ акцептирует электроны с обеих комплексов I
и II и переносит на комплекс III.
Слайд 30Q-цикл (1/2)
The electron transfer pathway following oxidation of the first
UQH2 at the Qp site near the cytosolic face of
the membrane.
Слайд 32Комплекс IV: Цитохром c Оксидаза
Комплекс IV назван Цитохром c Оксидазой
потому что акцептирует электроны с цитохрома с и направляет для
4-х электронного восстановления O2 до H2O
Слайд 33Комплекс V H+-АТФ-аза
(АТФ-синтаза )
Ионные градиенты на внутренней мембране -
форма хранения биологически конвертируемой энергии, которая совершает полезную работу, когда
поток ионов идет в обратном направленииОбратный поток H+ против его электрохимического градиента через АТФ-синтазу – источник синтеза АТФ из АДФ и Фн
Этот вездесущий фермент играет роль турбины превращающей энергию протонного градиента в АТФ
Слайд 34Структура протонного градиента
Δ μН+ состоит из Δ Ψ и
ΔрН+
Величина Δ μН+ ≈ 180 мВ (≈ 250 кВ/см2
внутр мембраны Мх)ΔрН+ составляет ≈ 1 рН
Рассеить энергию Δ μН+ (разобщить ОФ) можно воздействуя на оба компонента
Слайд 35ATФ/AДФ транслоказа
Транспорт АТФ из Мх (ч/з ATФ/AДФ транслоказу) происходит в
мембране митохондрии по электро-
химическому потенциалу (∆µH)
Слайд 37Функциональная схема ДЦ
В ДЦ имеется 3 цикла: F-цикл, Q-цикл и
O-цикл.
Протонные насосы формируют электрохимический градиент ΔμH+
Энергия ΔμH+ используется для
совершения для выполнения полезной работы (синтез АТФ, осмотической, механической и др.)4H+
4H+
2H+
4H+
2H+
2H+
NADH + H+
NAD+
FADH2
FAD
TCA
Q-цикл
O-цикл
4H+ + O2
H2O
ADP + Pi
ATP
H+
ATP
synthase
QH2
F-цикл
Слайд 42Действие разобщителей ОФ
2,4-динитрофенол (2,4-ДНФ), как слабая кислота связывает протон в
межмембранном пространстве и переносит его в матрикс Мх (рассеивая энергию
ΔμH+ )
Слайд 432,4-ДНФ снижает ΔμH+
Межмембранное пространство
Матрикс Мх
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
25:1 H+
Слайд 44Эндогенные разобщители генерируют тепло
Некоторые животные в процессе адаптации к холоду,
анабиоза, а также новорожденные животные содержат БЖТ и производят большое
кол-во тепла за счет разобщения ОФБЖТ этих организмов содержат много Мх, во внутренней мембране которых мало АТФ-синтетазы, но присутствует белок термогенин или белок-разобщитель, образующий пассивные протонный канал, рассеивающий энергию ΔμH+ в виде тепла
Слайд 45Разобщающие белки
Uncoupling Proteins (UCP 1-5)
В различных тканях человека и животных
выделено 5 видов UCP 1-5, уровень экспрессии и функция которых
различна:Разобщение ОФ (регуляция продукции АТФ)
Генерация тепла (адаптация к холоду)
Предотвращение образования АФК
Предотвращение апоптоза и др.
Слайд 46Нарушения митохондриального ОФ
Согласно концепции D. Wallace (1998-2008) любой ткани необходим
минимально допустимый (пороговый) уровень производства АТФ
Снижение этого уровня ведет к
нарушению энергозависимых функций Наиболее энергозависимые ткани (нервная, сетчатка, миокард, скелетная м-ра, железистая )
Резкий дефицит АТФ в организме «дает» симптоматику поражения именно этих тканей
Слайд 47Митохондриальные болезни (Митохондриальная медицина)
Мх содержат кольцевую ДНК (mtDNA)
13 белков ДЦ
из 1000 белков Мх кодируются в mtDNA., другие - в
ядернойОписаны некоторые заболевания и синдромы, связанные с повреждением mtDNA
Слайд 48Некоторые Мх заболевания
Названия Мх заболеваний образуются путем аббревиатур (сокращений). Клинически
протекают в виде комплекса синдромов поражения энергозависимых тканей
LHON, Lebers hereditary
optical neuropathy; MERRF, myoclonic epilepsy and ragged-red-fiber disease;
MELAS, mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and strokelike episodes;
NARP, neurological muscle weakness,ataxia, and retinitis pigmentosa;
Leigh disease — SNE, subacute necrotizing encephalomyelopathy;
KSS, Kearns–Sayre syndrome;
CPEO, chronic progressive external ophthalmoplegia.
Слайд 49Клинические проявления и лечение Мх заболеваний
Манифестация
Мышечные судороги и слабость
Утомляемость,
Лактат-ацидоз,
Нарушение функций
ЦНС,
Нарушение зрения.
Лечение
Очень трудное и часто мало эффективное
Облегчает состояние назначение
КоQ, менадиона, витаминов В1, В2, РР, С, К, N-ацетил карнитина, сукцината и глутамата
Слайд 50LHON
LHON is a hereditary disease that often leads to sudden
blindness from death of the optic nerve especially among males.
Any one of several point mutations in
subunits ND1, 2, 4, 5, and 6 of NADH dehydrogenase (complex I),
cytochrome b of complex II, or
subunit I of cytochrome oxidase
may cause this syndrome.
Most frequent is an R340H mutation of the ND4 gene at position 11,778 of mtDNA. It may interfere with reduction of ubiquinone.
Mutations in the ND1 gene at position 3460 and in the ND6 gene at position 14484 or in the cytochrome b gene at position 15257 cause the same disease.
Слайд 51MERRF, MELAS et al.
The most frequent (80 – 90%) cause
of MERRF, which is characterized by epilepsy and by the
appearance of ragged red fibers in stained sections of muscle, is an A → G substitution at position 8344 of mtDNA in the TψC loop of mitochondrial tRNALys.A similar disease, MELAS, is accompanied by strokes (not seen in MERRF) and is caused in 80% of cases by an A → G substitution in the dihydrouridine loop of mitochondrial tRNALeu.
CPEO, Leigh disease, and KSS often result from large deletions of mtDNA.
NARP and related conditions have been associated with an L156R substitution in the ATPase 6 gene of ATP synthase.
Слайд 52Can Mitochondrial Diseases be Treated?
Attempts are being made to
improve the function of impaired mitochondria by adding large amounts
of ubiquinone, vitamin K, thiamin, riboflavin, and succinate to the diet.One report suggests that mitochondrial decay during aging can be reversed by administration of N-acetylcarnitine.
Слайд 53Микросомальное окисление
Микросомы (МС) - (микротельца) искусственные везикулы, образованные из обрывков
ЭПС в процессе гомогенизации ткани.
В мембранах МС расположены микросомальные ДЦ,
основные функции которых:Синтез БАВ (гормоны, медиаторы, Pg, LT, TXA)
Детоксикация ксенобиотиков
Слайд 54Цитохром P450 монооксигеназы важная система детоксикации многих лекарств и гидроксилирования
стероидов
Цитохром P450 - суперсемейство гем-содержащих монооксигеназ, известно > 1000 ферментов
NADH и NADPH поставляют восстановительные эквиваленты для восстановления цитохромов, которые обратимо окисляют субстраты в реакциях именуемых гидроксилазным циклом
Слайд 55Cytochrome b5
In liver microsomes, cytochromes P450 are found together with
cytochrome b5 and have an important role in detoxification.
Benzpyrene,
aminopyrine, aniline, morphine, and benzphetamine are hydroxylated, increasing their solubility and aiding their excretion. Many drugs such as phenobarbital have the ability to induce the formation of microsomal enzymes and of cytochromes P450.
Слайд 56Monooxygenase System (Microsomal Oxidation)
The substrate can be oxidized by incorporation
of one atom of O2.
The enzymes are monooxygenases or
cytochrome P450 - also mixed function oxidase. The enzymes are associated with the smooth endoplasmic reticulum, preparated as microsomes.
RH + O2 + NADPH + H+ ? R-OH + H2O + NADP+
Слайд 62 Перекисные реакции
Любые кислород-зависимые процессы сопровождаются образованием АФК
В норме
при Мх окислении до 5% О2 превращается в АФК, при
нарушении функций МХ их продукция резко возрастаетМикросомальное окисление сопровождается образованием АФК (одно е- восстановление О2)
Слайд 64Механизм образования АФК
О2 + е- ? О2˙+ е- ? Н2О2
Источником е- является Fe2+, NAD(P)H+H+ , ионизирующее излучение (радиолиз воды),
стимуляция МС окисленияО2˙ + Н2О2 ? OH˙ + ОН- + 'О2
АФК атакуют любые молекулы инициируя цепные реакции, повреждая мембраны, белки, ДНК, вызывая т.о. повреждение и гибель клеток, мутации, канцерогенез и т.д
Слайд 65Антиоксидантная защита (АОЗ)
Неферментативная – АО вещества образующие менее активные радикалы
и «гасят» цепные реакции (вит А,Е,С, GSH, гис, адреналин, КС,
мочевина, билирубин , природные полифенолы, красители, флавонойды и др.)Ферментативная представлена ферментами (СОД, каталаза, глютатион-пероксидаза, глютатион-редуктаза и др.)
О2∙ + О2∙ + 2Н+ ? Н2О2 + О2 (СОД)
2Н2О2 ? 2Н2О + О2 (каталаза)
2GSH + Н2О2?2Н2О+GS-SG (GSH-пероксидаза)
