Биологического окисление

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Биологического окисление

Содержание

2. Окисление – это химическая реакция, включающая потерю атомом или молекулой одного или более электронов. Всегда является
3. Биологическое окисление – это совокупность реакций окисления, направленных на обеспечение организма энергией в доступной для использования
4. Все три типа реакций имеют место в живой клетке. Если акцептором водорода в реакциях дегидрирования служит
5. История развития учения о биоокислении 1) Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794), французский химик. указал на то, что
6. 2) Теория А.Н.Баха – «теория активации кислорода» или «перекисная теория» Алексей Николаевич Бах (1857-1946) Согласно теории
7. По Баху, окислительные ферменты оксидазы состоят из самоокисляющихся веществ, которые, присоединяя кислород воздуха, образуют перекисеобразные соединения.
8. В дальнейшем оказалось, что действительно в клетках существует ферменты, способные активировать молекулярный кислород и использовать его
9. 3) Теория В.И. Палладина – «теория активации водорода» Владимир Иванович Палладин (1859-1922) По теории В.И. Палладина,
10. Основные положения теории Палладина: 1. Непременным участником дыхания является вода. 2. Вода наряду с окисляемым субстратом
11. Впоследствии теория В.И. Палладина подтвердилась для процессов митохондриального окисления, а ферменты, принимающие непосредственное участие в отнятии
13. 4) Теория Виланда Согласно этой теории при окислении спиртов дегидрирование чередуется с присоединением воды, которая отдает
14. 6) В 30-х годах Энгельгардт наблюдал, что при тканевом дыхании накапливаются молекулы АТФ, т.е. показал связь
15. Ферменты и коферменты, участвующие в биологическом окислении Перенос электронов от окисляемых субстратов к кислороду происходит в
16. Первичные акцепторы водорода Первичные акцепторы водорода окислительно-восстановительных реакций относят к 2 типам дегидрогеназ: никотинамидзависимым, содержащим в
17. Никотинамидзависимые дегидрогеназы содержат в качестве коферментов NAD+ или NADP+. NAD+ и NADP+ - производные витамина PP.
18. NAD и NADP входят в состав активных центров дегидрогеназ, но могут обратимо диссоциировать из комплекса с
19. Большинство дегидрогеназ, поставляющих электроны в ЭТЦ, содержат NAD+. Они катализируют реакции типа: R-CHOH-R1 + NAD+↔ R-CO-R1
20. Флавиновые дегидрогеназы содержат в качестве коферментов FAD или FMN. Эти коферменты образуются в организме человека из
21. Флавиновые коферменты прочно связаны с апоферментами. Рабочей частью FAD и FMN служит изоаллоксазиновая сопряжённая циклическая система:
22. FAD служит акцептором электронов от многих субстратов в реакциях типа: R-CH2-CH2-R1 + Е (FAD) ↔ R-CH=CH-R1
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Окисление – это
химическая реакция, включающая потерю атомом или молекулой одного или

более электронов.
Всегда является частью реакции ОКИСЛЕНИЯ-ВОССТАНОВЛЕНИЯ, при которой эти электроны приобретаются другим атомом или молекулой.
Раньше этот термин использовался в более узком смысле для обозначения реакции, при которой кислород взаимодействует с другим элементом или веществом, в результате чего образуется оксид.

Слайд 3

Биологическое окисление – это совокупность реакций окисления, направленных на обеспечение организма

энергией в доступной для использования форме (АТФ).
Окисление органических соединений может быть связано:
1) с потерей электрона;
2) с отрывом водорода от окисляемого субстрата;
3) с замещением атомов на другие, более электроотрицательные атомы.
Особенность биологического окисления:
многократность передачи Н+ и ē (или только ē) от одного
соединения (донора, восстановителя) к другому (акцептору, окислителю).
Это обеспечивает постепенное высвобождение энергии: без взрыва и пламени, в водной среде, при нормальном давлении.

Слайд 4

Все три типа реакций имеют место в живой клетке.
Если акцептором

водорода в реакциях дегидрирования служит не кислород, а какой-либо
другой субстрат, то совокупность таких реакций называют анаэробным окислением.
Анаэробное окисление – это процесс генерации водорода с участием никотинзависимых и флавинзависимых дегидрогеназ.
Если же акцептором водорода является кислород и в продуктах реакции присутствует вода, то
такие реакции называют аэробным окислением, или тканевым дыханием.
Тканевое дыхание – это распад органических веществ в живых тканях, сопровождающийся потреблением кислорода

Слайд 5

История развития учения о биоокислении
1) Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794), французский химик.
указал

на то, что жизнь возможна только в присутствии кислорода,
отметил сходство между процессами горения угля и тканевым дыханием.
Но уже тогда было очевидно, что биологическое окисление во многом отличается от процессов горения, а именно: оно протекает в необычных, очень «мягких» условиях - при сравнительно низкой температуре (370С), без образования пламени и в присутствии воды как главного компонента человеческого организма.

Слайд 6

2) Теория А.Н.Баха – «теория активации кислорода» или «перекисная теория»
Алексей Николаевич

Бах (1857-1946)
Согласно теории А.Н. Баха, в организме есть ферменты (оксигеназы), которые активируют кислород, образуя
пероксиды, окисляя таким образом субстрат.
Кислород воздуха не является активным окислителем, так как обе валентности кислорода взаимно насыщают друг друга: О=О.
Для того чтобы кислород мог быть активным окислителем, он должен быть сперва активизирован, т. е. должна получиться молекула с подобного рода связями:
— О — О — .

Слайд 7

По Баху, окислительные ферменты оксидазы состоят из самоокисляющихся веществ, которые, присоединяя

кислород воздуха, образуют перекисеобразные соединения.
Под действием ферментов пероксидаз отщепляется активный атомарный кислород.
Пероксидазы разлагают перекись водорода Н2О2 на воду и активный атомарный кислород:
Н2О2 = Н2О + О
Выделенный кислород уже окисляет соответственное вещество.

Слайд 8

В дальнейшем оказалось, что действительно в клетках существует ферменты, способные активировать

молекулярный кислород и использовать его для окисления ряда веществ.
Существуют ферменты монооксигеназы, которые присоединяют к субстрату один атом кисло рода (SH +1/2 O2 → SOH ) и диоксигеназы, которые присоединяют к субстрату 2 атома кислорода (S + O2 → SO2).
Монооксигеназы и диоксигеназы катализируют реакции гидроксилирования стероидов, ксенобиотиков, но не принимают участия в процессах биологического окисления в митохондриях.

Слайд 9

3) Теория В.И. Палладина – «теория активации водорода»
Владимир Иванович Палладин

(1859-1922)
По теории В.И. Палладина, окисление может происходить путем дегидрирования без участия кислорода при помощи
посредников – акцепторов водорода, т.е. окисление происходит как в аэробных условиях, так и в анаэробных.
Отнятие от веществ (субстратов) водорода происходит с участием специальных ферментов - хромогенов. После этого водород, по Палладину, может передаваться или на молекулу кислорода с образованием воды, или на другие молекулы, восстанавливая их.

Слайд 10

Основные положения теории Палладина:
1. Непременным участником дыхания является вода.
2. Вода наряду

с окисляемым субстратом выполняет роль донора водорода.
3. В процессе дыхания участвуют специфические активаторы водорода, отнимающие водород от субстрата.
4. Первые этапы дыхания являются анаэробными и не требуют присутствия молекулярного кислорода.
5. Молекулярный кислород используется на заключительном этапе дыхания для регенерации акцепторов водорода с образованием воды.

Слайд 11

Впоследствии теория В.И. Палладина подтвердилась для процессов митохондриального окисления, а ферменты,

принимающие непосредственное участие в отнятии водорода от субстратов, в настоящее время называются дегидрогеназами.

Слайд 12

Слайд 13

4) Теория Виланда
Согласно этой теории при окислении спиртов дегидрирование чередуется

с присоединением воды, которая отдает кислород на окисление.

5) Теория Варбурга
Согласно этой теории окисление невозможно без наличия
железа (Fe), которое транспортирует электроны.
Варбург открыл флавиновые ферменты.

Слайд 14

6) В 30-х годах Энгельгардт наблюдал, что при тканевом дыхании накапливаются

молекулы АТФ, т.е. показал связь тканевого дыхания с накоплением органического
фосфата.
7) Белицер и Цыбакова показали, что тканевое дыхание связано с транспортом электронов и ввели коэффициент Р/О, который показывает число молекул АТФ, которое образуется на каждый поглощенный атом кислорода.
8) В 1961 – 1966г.г. английский биохимик П. Митчел описал теорию окислительного фосфорилирования, связанную с транспортом протонов через сопряженную мембрану митохондрий, за что в 1978 г. получил Нобелевскую премию.
Теория называется хемиосмотической.

Слайд 15

Ферменты и коферменты, участвующие в биологическом окислении
Перенос электронов от окисляемых субстратов

к кислороду происходит в несколько этапов.
В нём участвует большое количество промежуточных переносчиков, каждый из которых способен присоединять электроны от предыдущего компонента и передавать следующему.
Так возникает цепь окислительно-восстановительных реакций.

Слайд 16

Первичные акцепторы водорода
Первичные акцепторы водорода окислительно-восстановительных реакций относят к 2 типам

дегидрогеназ:
никотинамидзависимым, содержащим в качестве коферментов производные никотиновой кислоты,
флавинзависимым, содержащим производные рибофлавина.

Слайд 17

Никотинамидзависимые дегидрогеназы содержат в качестве коферментов NAD+ или NADP+.
NAD+ и

NADP+ - производные витамина PP. (никотиновой кислоты).

Слайд 18

NAD и NADP входят в состав активных центров дегидрогеназ, но могут

обратимо диссоциировать из комплекса с апоферментами и включаются в состав фермента в ходе реакции.
Субстраты NAD- и NADP-зависимых дегидрогеназ находятся в матриксе митохондрий и в цитозоле.
Рабочей частью никотинамидных коферментов служит никотинамид

Слайд 19

Большинство дегидрогеназ, поставляющих электроны в ЭТЦ, содержат NAD+. Они катализируют реакции

типа:
R-CHOH-R1 + NAD+↔ R-CO-R1 + NADH + Н+.
NAD+, присоединяя протоны и электроны от различных субстратов, служит главным коллектором энергии окисляемых веществ и главным источником электронов, обладающих высоким энергетическим потенциалом, для ЭТЦ.
NADPH не является непосредственным донором электронов в ЦПЭ, а используется почти исключительно в восстановительных биосинтезах.
Однако возможно включение электронов с NADPH в ЭТЦ благодаря действию пиридиннуклеотид трансгидрогеназы, катализирующей реакцию:
NADPH + NAD+ ↔ NADP+ + NADH.

Слайд 20

Флавиновые дегидрогеназы содержат в качестве коферментов FAD или FMN.
Эти коферменты

образуются в организме человека из витамина В2.

Слайд 21

Флавиновые коферменты прочно связаны с апоферментами.
Рабочей частью FAD и FMN служит

изоаллоксазиновая сопряжённая циклическая система:

Слайд 22

FAD служит акцептором электронов от многих субстратов в реакциях типа:
R-CH2-CH2-R1 +

Е (FAD) ↔ R-CH=CH-R1 + Е (FADH2),
где Е - белковая часть фермента.
Большинство FAD-зависимых дегидрогеназ - растворимые белки, локализованные в матриксе митохондрий. Исключение составляет сукцинат-дегидрогеназа, находящаяся во внутренней мембране митохондрий.
К FMN-содержащим ферментам принадлежит NADH-дегидрогеназа, которая также локализована во внутренней мембране митохондрий; она окисляет NADH, образующийся в митохондриальном матриксе.
Реакция протекает по уравнению:
NADH + Н+ + Е (FMN) → NAD+ + Е (FMNH2)

Биологического окисление

Содержание

Окисление – этохимическая реакция, включающая потерю атомом или молекулой одного или

Биологическое окисление – это совокупность реакций окисления, направленных на обеспечение организма

Все три типа реакций имеют место в живой клетке. Если акцептором

История развития учения о биоокислении1) Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794), французский химик.указал

2) Теория А.Н.Баха – «теория активации кислорода» или «перекисная теория»Алексей Николаевич

По Баху, окислительные ферменты оксидазы состоят из самоокисляющихся веществ, которые, присоединяя

В дальнейшем оказалось, что действительно в клетках существует ферменты, способные активировать

3) Теория В.И. Палладина – «теория активации водорода» Владимир Иванович Палладин

Основные положения теории Палладина:1. Непременным участником дыхания является вода.2. Вода наряду

Впоследствии теория В.И. Палладина подтвердилась для процессов митохондриального окисления, а ферменты,

4) Теория Виланда Согласно этой теории при окислении спиртов дегидрирование чередуется

6) В 30-х годах Энгельгардт наблюдал, что при тканевом дыхании накапливаются

Ферменты и коферменты, участвующие в биологическом окисленииПеренос электронов от окисляемых субстратов

Первичные акцепторы водородаПервичные акцепторы водорода окислительно-восстановительных реакций относят к 2 типам

Никотинамидзависимые дегидрогеназы содержат в качестве коферментов NAD+ или NADP+. NAD+ и