Биологическое окисление-1

Июль 25, 2022

Главная
Биология
Биологическое окисление-1

Содержание

2. Обмен энергии
3. Катаболизм – реакции, в которых сложные вещества распадаются на более простые. Сопровождаются выделением энергии. Анаболизм –
4. АТФ Ангидридные связи
5. Синтез АТФ Синтез АТФ в митохондриях β-окисление ЖК Цикл Кребса Цепь ОФ Синтез АТФ в цитоплазме
6. АДФ + Фн АТФ Механизмы синтеза АТФ Энергия электрохимического потенциала 2. Окислительное фосфорилирование АДФ (А-Ф~Ф) АТФ
7. Митохондрии Ключевую роль в энергетическом обмене клетки играют митохондрии – в них протекают реакции окислительного фосфорилирования
8. Митохондрии Митохондрии млекопитающих обычно содержат от двух до десяти идентичных копий кольцевых молекул ДНК NADH-дегидрогеназа (комплекс
9. Антуан Лоран Лавуазье (1743 – 1794) – французский химик – в 1777г. впервые правильно истолковал явление
10. Т.к. горение и дыхание сопровождаются потреблением О2 и выделение СО2, он предположил что, в их основе
11. В конце XIX века русские исследователи А.Н. Бах и В.И. Палладин, работая независимо друг от друга,
12. В.И. Палладин (1859–1922) – русский ученый ботаник и биохимик – создал теорию «АКТИВАЦИИ ВОДОРОДА», предположив, что
13. Отто Генрих Варбург открыл фермент(E) – цитохромоксидазу, работающую на заключительном этапе БО. Процесс БО представляет не
14. Генрих Отто Виланд установил, что процесс окисления может реализоваться в анаэробных условиях с использованием элементов воды.
15. Современные представления о БО Согласно современной теории БО: БО является сложным, многостадийным процессом, в котором ведущую
16. Выделено 4 основные пути использования О2 в организме: Оксидазный путь Функция: 90% О2 используется для синтеза
17. Диоксигеназный путь (Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата) Функция: деградация АК; синтез новых веществ; Свободно-радикальный
18. Биологическое окисление – совокупность окислительно-восстановительных реакций протекающих в организме Основные понятия БО Субстрат БО – вещество,
19. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, в которых меняется степень окисления субстрата за счет присоединения / отщепления:
20. В ОВР вступают 2 вещества и 2 вещества образуются. Одно вещество окисляется другое восстанавливается: Субстрат-H2 +
21. Каждое вещество обладает определенным запасом внутренней энергии (Е). Часть внутренней энергии, которая может быть использована для
22. Дыхательная цепь – цепь переноса электронов. В переносе электронов от субстратов БО к О2 принимают участие:
23. Цитохромы е- Гем Цитохром Фиксация гема в цитохроме
24. Коэнзим Q убихинон ↔ семихинон ↔ гидрохинон
25. Железосерные белки ФМН, ФАД
26. -0,32В +0,82В НАДН2 О2 е- АТФ АТФ АТФ Дыхательная цепь – цепь переноса е- ДГ, KoQ,
27. Этапы унифицирования энергии пищевых веществ и образования субстратов тканевого дыхания Омыляемые липиды Углеводы Белки Глицерин гексозы
28. АДФ + Фн О2 н2о АТФ ЦТК Ацетил-КоА ЩУК ПВК 3 этап 2е- 2Н+ 2е- 2Н+
29. II этап. Образование Ацетил-КоА биотин I этап. Гидролиз полимеров до мономеров В ЖКТ белки до АК,
30. ЦТК является процессом окисления Ацетил–КоА - универсального продукта катаболизма углеводов, белков и омыляемых липидов; ЦТК протекает
31. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса). Цис-аконитат Изоцитрат Сукцинил - КоА Сукцинат Цитрат ЩУК Малат Фумарат 12
32. 1. Цитратсинтазная реакция Активаторы: ЩУК, НАД+, АМФ, АДФ; Ингибиторы: цитрат, АТФ, НАДН2, Сукцинил-КоА, Синтез жирных кислот,
33. 2. Аконитазная реакция 3. Изоцитратдегидрогиназная реакция Самая медленная реакция ЦТК Синтез Глу
34. 4.α-Кетоглутаратдегидрогиназная реакция Активаторы: ионы Са; Ингибиторы: АТФ, сукцинил-КоА, НАДH2; α-КГДГ комплекс состоит из 3 ферментов и
35. 5. Сукцинил-КоА-синтетазная реакция Это - единственная стадия ЦТК, в ходе которой генерируется высокоэнергетическая фосфатная связь на
36. 6. Сукцинатдегидрогиназная реакция СДГ является флавопротеином, состоящим из 2 субъединиц: Fe2S2 и Fe4S4, одна из которых
37. 7. Фумаразная реакция Фумараза специфична к L-изомеру малата; Она катализирует присоединение компонентов молекулы воды по двойной
38. 8. Малатдегидрогиназная реакция Ингибитор: НАДН2 Активатор: НАД+ Синтез Асп
39. Энергетический баланс одного оборота ЦТК В 4 ОВР ЦТК образуются 3 НАДН2 и 1 ФАДН2, которые
40. Регуляция ЦТК Регуляторные ферменты: Цитратсинтаза изоцитрат ДГ α-КГ ДГ СДГ Активируют ЦТК – НАД+ и АДФ
41. Индуцирует ферменты ЦТК инсулин, репрессирует ферменты ЦТК глюкагон Аммиак связывает α–КГ и разрывает ЦТК
42. Биологическое значение ЦТК 1. образование водородных эквивалентов, которые в цепи ОФ обеспечивают синтез АТФ; 2. выполняет
43. IV этап. Окислительное фосфорилирование В 1966г. английский ученый Питер Денис Митчелл сформулировал хемиосмотическую гипотезу объясняющую принцип
44. Цепь окислительного фосфорилирования - последовательность переноса Н+ и е-. Белковые носители таким образом организованы во внутренней
45. Цепь окислительного фосфорилирования
46. Цепь окислительного фосфорилирования Q ½О2 ½О2* Н2О НАДН2 НАД+ nН+ е- QН2 nН2О nОН- nН+ АТФ
47. Комплекс I – НАДН2 дегидрогеназный комплекс Cамый большой из дыхательных ферментных комплексов – имеет молекулярную массу
48. Комплекс II – Сукцинатдегидрогеназа В качестве коферментов содержит ФАД и железо-серный белок
49. Комплекс III – Комплекс b-c1 Имеет молекулярную массу 500КДа, состоит из 8 полипептидных цепей и существует
50. Комплекс IV – Цитохромоксидазный комплекс Имеет молекулярную массу 300КДа, состоит из 8 полипептидных цепей, существует в
51. Модель F1 и F0 компонентов АТФ-синтазы – молекулярной машины a, b, альфа, бета и дельта субъединицы
52. Принцип работы цепи окислительного фосфорилирования Окисление Электро Химический потенциал Фосфорилирования Комплекс I Комплекс II Комплекс III
53. ФМН FeS НАДН2 НАД+ S SH2 Глюкоза Углеводы 2Н+, 2е- е- 2Н+ FeS 2Н+, 2е- е-
54. Н Н Н ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ Межмембранное пространство Химический потенциал 60мВ матрикс + + + + Электрический
55. ФМН 5FеS ФАД FeS В562 В566 С1 FeS В562 В566 С1 FeS а а3 Сu2+ а
56. Н+ Н+ Н+ ē Фосфорилирование АДФ + ФН АТФ Н+ Межмембранное пространство матрикс Окисление Н+ НАДН2
57. Н+ Н+ Н+ ē Сопряжение и разобщение Окислительного фосфорилирования АДФ+ФН АТФ сопряжение Протонофор Н+ разобщение
58. Разобщители дыхания и фосфорилирования R-СООН R-СОО- Н+ Н+ ПРОТОНОФОРЫ ИОНОФОРЫ Н+ Na+ Термогенин - белок бурой
59. 2,4-Динитрофенол 2,4-динитрофенол является классическим разобщителем окислительного фосфорилирования. При действии на митохондрии стимулирует их дыхание, но ингибирует
60. Дыхательный контроль Интенсивности дыхания митохондрий зависит от концентрации АДФ. В результате дыхательного контроля скорость синтеза АТФ
62. Скачать презентацию

Слайд 2

Обмен энергии

Слайд 3

Катаболизм – реакции, в которых сложные вещества распадаются на более простые.

Сопровождаются выделением энергии.
Анаболизм – реакции, в которых из простых веществ синтезируются сложные вещества. Сопровождаются потреблением энергии.

Энергия

Тепло

АТФ

Слайд 4

АТФ
Ангидридные связи

Слайд 5

Синтез АТФ
Синтез АТФ
в митохондриях
β-окисление ЖК
Цикл Кребса
Цепь ОФ
Синтез АТФ
в

цитоплазме

гликолиз

Слайд 6

АДФ + Фн АТФ
Механизмы синтеза АТФ
Энергия электрохимического потенциала
2. Окислительное фосфорилирование
АДФ

(А-Ф~Ф) АТФ (А-Ф~Ф~Ф )

Энергия химической связи

1. Субстратное фосфорилирование

Субстрат~Ф Продукт

НАДН2 + ½О2 НАД+ + Н2О

Субстрат-H2
Продукт

НАД+

Слайд 7

Митохондрии
Ключевую роль в энергетическом обмене клетки играют митохондрии – в них

протекают реакции окислительного фосфорилирования

Наружная мембрана (содержит белок порин – поры 2-3нм, высокая проницаемость молекул до 5кДа. Также есть переносчики для крупных молекул)
Межмембранное пространство (10-20нм, состав похож на цитоплазму)
Внутренняя мембрана (имеет складки, содержит белки 70% (ферменты ЦОФ, транспортные), фосфолипид кардиолипин с 4 ЖК, непроницаема для протонов)
Матрикс (до 50% белков: ферменты ЦТК, β-окисления ЖК, АТ и др., мтДНК, мтРНК, рибосомы)

Слайд 8

Митохондрии
Митохондрии млекопитающих обычно содержат от двух до десяти идентичных копий кольцевых

молекул ДНК

NADH-дегидрогеназа (комплекс I)
Кофермент Q
цитохром c редуктаза/Цитохром b (комплекс III)
цитохром c оксидаза (комплекс IV)
АТФ-синтаза (комплекс V)
рРНК
тРНК

У человека в митохондриях 16565 пар нуклеотидов и содержит 37 генов:
13 кодируют биосинтез белков,
22 являются матрицей для тРНК,
2 являются матрицей для рРНК

Слайд 9

Антуан Лоран Лавуазье (1743 – 1794) – французский химик – в

1777г. впервые правильно истолковал явление горения как процесс соединения веществ с О2.

История развития учения
о биологическом окислении

О2

Сn(H2О)m, Me

CО2

H2О

Тепло

MeО

Слайд 10

Т.к. горение и дыхание сопровождаются потреблением О2 и выделение СО2, он

предположил что, в их основе лежит один процесс.
Но у дыхания были существенные отличия от горения, идёт:
при низкой температуре;
без пламени;
в присутствии воды.

Слайд 11

В конце XIX века русские исследователи А.Н. Бах и В.И.

Палладин, работая независимо друг от друга, предложили 2 основные теории для объяснения процессов, протекающих в ходе биологического окисления.

Алексей Николаевич Бах (1857 – 1946).
В 1897г сформулировал «ПЕРЕКИСНУЮ ТЕОРИЮ МЕДЛЕННОГО ОКИСЛЕНИЯ», согласно которой молекула О2 сначала активируется в результате разрыва одной его связи (-О-О-) и присоединения к органическим веществам – оксидазам. Активированный О2 при взаимодействии с окисляемым веществом образует перекись.

Слайд 12

В.И. Палладин (1859–1922) – русский ученый ботаник и биохимик –

создал теорию «АКТИВАЦИИ ВОДОРОДА», предположив, что окисление субстратов может происходить в 2 стадии:
Анаэробная фаза: особые вещества хромогены (R) отщепляют Н от субстратов и восстанавливаются (RH2).
Аэробная фаза: Восстановленные хромогены RH2 передают Н на О2.

Слайд 13

Отто Генрих Варбург открыл фермент(E) – цитохромоксидазу, работающую на заключительном этапе

БО. Процесс БО представляет не только процессы дегидрирования, но и активирования О2 железосодержащими E.

Кейлин Дейвид (1881-1963) открыл цитохромы. Установил, что они способны передавать H+ и e- с окисляемого S на O2.
Шенбайн показал, что БО – каталитический процесс, в котором используется активный кислород.

В дальнейшем значительный вклад в исследование БО внесли ряд и других учёных.
Вот некоторые из них:

Слайд 14

Генрих Отто Виланд установил, что процесс окисления может реализоваться в анаэробных

условиях с использованием элементов воды.

Слайд 15

Современные представления о БО
Согласно современной теории БО:
БО является сложным, многостадийным

процессом, в котором ведущую роль играют ферменты -оксидоредуктазы.
окисление происходит как в аэробных, так и в анаэробных условиях;
в организмах существует несколько путей использования О2.

Слайд 16

Выделено 4 основные пути использования О2 в организме:
Оксидазный путь
Функция:

90% О2 используется для синтеза АТФ;
Монооксигеназный путь (Обеспечивает включение 1 атома кислорода в молекулу субстрата)
Функции:
синтез новых веществ (стероидные гормоны),
обезвреживание ксенобиотиков и токсических продуктов обмена в митохондриях и ЭПР;

Пути использования О2 в клетке

Слайд 17

Диоксигеназный путь (Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата)
Функция:
деградация АК;

синтез новых веществ;
Свободно-радикальный путь
Функции:
внутриклеточное пищеварение;
разрушение бактерий, вирусов, онко- и стареющих клеток;
образование БАВ.

Слайд 18

Биологическое окисление – совокупность окислительно-восстановительных реакций протекающих в организме
Основные понятия БО
Субстрат

БО – вещество, способное отдавать электрон. (вещества, способные вступать в реакции окисления)

Субстрат-H2

Слайд 19

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, в которых меняется степень окисления субстрата

за счет присоединения / отщепления:
1) 1 е-;
2) 2е- и 2Н+; (НАДН2, ФАДН2)
3) атомов кислорода

Субстрат-H2 + R Продукт + RH2

Субстрат-H2 + ½O2 Продукт + H2O

Цит1(Fe3+) + Цит2(Fe2+) Цит1(Fe2+) + Цит2(Fe3+)

(Цитохромы: Р450, В5, С и т.д.)

(Дегидрогеназы)

(Оксидазы, оксигеназы)

Слайд 20

В ОВР вступают 2 вещества и 2 вещества образуются.
Одно вещество окисляется

другое восстанавливается:

Субстрат-H2 + R Продукт + RH2

Окисленная и восстановленная формы одного соединения, образуют сопряженную окислительно-восстановительную или редокс-пару

редокс-пара

Редокс-пары отличаются сродством к е-,
мерой сродства служит окислительно-восстановительный потенциал, или редокс-потенциал: Ео' (Вольт)

Субстрат БО

Окислитель

Слайд 21

Каждое вещество обладает определенным запасом внутренней энергии (Е).
Часть внутренней энергии,

которая может быть использована для совершения полезной работы, называют свободной (G).

∆G = Ео'(SH2/S) – Ео'(R/RH2)

-0,32В

НАДН2

О2

+0,82В

е-

∆G =-1,14= 0,82 - (-0,32)

Слайд 22

Дыхательная цепь – цепь переноса электронов.
В переносе электронов от

субстратов БО к О2 принимают участие:
НАД– и НАДФ– зависимые ДГ;
ФАД– и ФМН– зависимые ДГ;
Цитохромы;
Коэнзим Q;
Белки, содержащие негеминовое железо.

Слайд 23

Цитохромы
е-
Гем
Цитохром
Фиксация гема в
цитохроме

Слайд 24

Коэнзим Q
убихинон ↔ семихинон ↔ гидрохинон

Слайд 25

Железосерные белки
ФМН, ФАД

Слайд 26

-0,32В
+0,82В
НАДН2
О2
е-
АТФ
АТФ
АТФ
Дыхательная цепь – цепь переноса е-
ДГ, KoQ, цит,
FeS-белки

Слайд 27

Этапы унифицирования энергии пищевых веществ и образования субстратов тканевого дыхания
Омыляемые липиды
Углеводы
Белки
Глицерин
гексозы
Аминокислоты
Жирные
кислоты
ПВК
ЖКТ
1

этап

Ацетил-КоА

2 этап

Клетки тканей

ЩУК

Слайд 28

АДФ + Фн
О2
н2о
АТФ
ЦТК
Ацетил-КоА
ЩУК
ПВК
3 этап
2е- 2Н+
2е- 2Н+
2е- 2Н+
2е- 2Н+
4 этап
ЦЕПЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ

Слайд 29

II этап. Образование Ацетил-КоА
биотин
I этап. Гидролиз полимеров до мономеров
В ЖКТ белки

до АК, Полисахариды до моносахаридов,
Омыляемые липиды до жирных кислот и глицерина

Мономеры

Слайд 30

ЦТК является процессом окисления Ацетил–КоА - универсального продукта катаболизма углеводов, белков

и омыляемых липидов;
ЦТК протекает в митохондриях с участием 8 ферментов, которые локализованы в матриксе в свободном состоянии, или на внутренней поверхности внутренней мембраны;
В ЦТК участвуют 5 витаминов В1, В2, РР, пантотеновая кислота и липоевая кислота в виде коферментов тиаминпирофосфата, ФАД, НАД+, КоА и липоата.

III этап. Цикл Кребса
(цикл трикарбоновых кислот)

Слайд 31

Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).
Цис-аконитат
Изоцитрат
Сукцинил - КоА
Сукцинат
Цитрат
ЩУК
Малат
Фумарат
12 АТФ
МДГ
СДГ
ИДГ
α-кетоглутарат

Слайд 32

1. Цитратсинтазная реакция
Активаторы: ЩУК, НАД+, АМФ, АДФ;
Ингибиторы: цитрат, АТФ, НАДН2, Сукцинил-КоА,

Синтез жирных кислот, ТГ, ФЛ

Слайд 33

2. Аконитазная реакция
3. Изоцитратдегидрогиназная реакция
Самая медленная реакция ЦТК
Синтез Глу

Слайд 34

4.α-Кетоглутаратдегидрогиназная реакция
Активаторы: ионы Са;
Ингибиторы: АТФ, сукцинил-КоА, НАДH2;
α-КГДГ комплекс состоит из 3

ферментов и содержит 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, липоевая кислота, НАД+, ФАД.

Синтез гема

Слайд 35

5. Сукцинил-КоА-синтетазная реакция
Это - единственная стадия ЦТК, в ходе которой генерируется

высокоэнергетическая фосфатная связь на субстратном уровне;
Это реакция субстратного фосфорилирования.

Субстратное фосфорилирование

Слайд 36

6. Сукцинатдегидрогиназная реакция
СДГ является флавопротеином, состоящим из 2 субъединиц: Fe2S2 и

Fe4S4, одна из которых связана с ФАД;
Ингибитор: ЩУК и Сукцинил–КоА.

Слайд 37

7. Фумаразная реакция
Фумараза специфична к L-изомеру малата;
Она катализирует присоединение компонентов

молекулы воды по двойной связи фумарата в транс-конфигурации;

Слайд 38

8. Малатдегидрогиназная реакция
Ингибитор: НАДН2 Активатор: НАД+
Синтез Асп

Слайд 39

Энергетический баланс одного оборота ЦТК
В 4 ОВР ЦТК образуются 3 НАДН2

и
1 ФАДН2, которые направляются далее в
дыхательную цепь окислительного
фосфорилирования.
В процессе окислительного фосфорилирования из 1 НАДН2 образуется 3 АТФ, из 1 ФАДН2 – 2 АТФ.
Из ГТФ, образующейся в ЦТК, синтезируется 1 АТФ:
ГТФ + АДФ ГДФ + АТФ
Таким образом, за 1 цикл ЦТК из 3 НАДН2, 1 ФАДН2 и 1 ГТФ получается 12 АТФ.

Слайд 40

Регуляция ЦТК
Регуляторные ферменты:
Цитратсинтаза
изоцитрат ДГ
α-КГ ДГ
СДГ
Активируют ЦТК

– НАД+ и АДФ
Ингибирует ЦТК – НАДН2 и АТФ, (являются продуктами ЦТК и дыхательной цепи)

Слайд 41

Индуцирует ферменты ЦТК инсулин, репрессирует ферменты ЦТК глюкагон
Аммиак связывает α–КГ

и разрывает ЦТК

Слайд 42

Биологическое значение ЦТК
1. образование водородных эквивалентов, которые в цепи ОФ обеспечивают

синтез АТФ;
2. выполняет ведущую роль в:
глюконеогенезе;
переаминировании и дезаминировании АК;
синтезе жирный кислот и липогенезе;
синтезе гема.

3. интегрирует все виды обмена веществ

Слайд 43

IV этап. Окислительное фосфорилирование
В 1966г. английский ученый Питер Денис Митчелл сформулировал

хемиосмотическую гипотезу объясняющую принцип окислительного фосфорилирования.
В 1979г. - Нобелевская премия

История окислительного фосфорилирования

Слайд 44

Цепь окислительного фосфорилирования - последовательность переноса Н+ и е-.
Белковые носители

таким образом организованы во внутренней митохондриальной мембране, что переносят Н+ через мембрану.
Т.к. митохондриальная мембрана не проницаема для Н+ , в процессе дыхания генерируется электрохимическая разность потенциалов – мембранный потенциал.
Под действием мембранного потенциала Н+ из межмембранного пространства стремятся назад в матрикс. Этот поток Н+, который можно сравнить с электрическим током в батарее, он выполняет всю работу соединяя АДФ с Фн в АТФ.

Положения хемиосмотической теории

Слайд 45

Цепь окислительного фосфорилирования

Слайд 46

Цепь окислительного фосфорилирования
Q
½О2 ½О2*
Н2О
НАДН2 НАД+
nН+
е-
QН2
nН2О
nОН-
nН+
АТФ синтаза
nН+
Фн + АДФ АТФ
C
Комплекс I
Комплекс

III

Комплекс IV

е-

-0,32В

-0,30В

+0,04В

+0,25В

+0,55В

+0,82В

ФМН
5 FeS

B562 B566
C1
FeS

a
a3
Cu2+

МАТРИКС

е-

+0,23В

Комплекс II

Комплекс V

Компоненты встроены во внутренней мембране митохондрий

Слайд 47

Комплекс I – НАДН2 дегидрогеназный комплекс
Cамый большой из дыхательных ферментных комплексов

– имеет молекулярную массу свыше 800КДа, состоит из более 22 полипептидных цепей, в качестве коферментов содержит ФМН и 5 железо-серных (Fe2S2 и Fe4S4) белков.

Слайд 48

Комплекс II – Сукцинатдегидрогеназа
В качестве коферментов содержит ФАД и железо-серный белок

Слайд 49

Комплекс III – Комплекс b-c1
Имеет молекулярную массу 500КДа, состоит из

8 полипептидных цепей и существует в виде димера. Каждый мономер содержит 3 гема, связанных с цитохромами b562, b566, с1, и железо-серный белок

Слайд 50

Комплекс IV – Цитохромоксидазный комплекс
Имеет молекулярную массу 300КДа, состоит из

8 полипептидных цепей, существует в виде димера. Каждый мономер содержит 2 цитохрома (а и а3) и 2 атома меди

Слайд 51

Модель F1 и F0 компонентов АТФ-синтазы – молекулярной машины
a, b, альфа,

бета и дельта субъединицы образуют статор машины
с, гамма и ипсилон субъединицы образуют ротор

Слайд 52

Принцип работы цепи окислительного фосфорилирования
Окисление
Электро
Химический
потенциал
Фосфорилирования
Комплекс I
Комплекс II
Комплекс III
Комплекс IV
Комплекс V
Внутренняя мембрана

митохондрии

НАДН2
ФАДН2

НАД+
ФАД+

О2

Н2О

Н+

ОН-

О22-

АДФ + Н3РО4 АТФ

Слайд 53

ФМН
FeS
НАДН2 НАД+
S SH2
Глюкоза Углеводы
2Н+, 2е-
е-
2Н+
FeS
2Н+, 2е-
е-
2Н+
Н2О ОН-
О2 2О2-
Н+
Н+
Фн + АДФ

АТФ

Н2О

Слайд 54

Н
Н
Н
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Межмембранное пространство
Химический потенциал 60мВ
матрикс
+
+
+
+
Электрический потенциал 160мВ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ 220мВ

Слайд 55

ФМН
5FеS
ФАД
FeS
В562
В566
С1
FeS
В562
В566
С1
FeS
а
а3
Сu2+
а
а3
Сu2+
АТФ
синтетаза
Q
C
НАД+
НАДН2
Изоцитрат
α-КГ
малат
α-КГ
сукцинилКоА
ЩУК
сукцинат
фумарат
О2
О22
Н2О
АТФ
Фн + АДФ
Комплекс ΙΙ
Комплекс Ι
Комплекс ΙΙΙ
Комплекс ΙV
Межмембранное пространтво
матрикс
окисление
ē
Н+

Слайд 56

Н+
Н+
Н+
ē
Фосфорилирование
АДФ + ФН
АТФ
Н+
Межмембранное пространство
матрикс
Окисление
Н+
НАДН2
НАД+
О2
О22
Н2О
Н2О
ОН-
ОН-
Н2О

Слайд 57

Н+
Н+
Н+
ē
Сопряжение и разобщение
Окислительного фосфорилирования
АДФ+ФН
АТФ
сопряжение
Протонофор
Н+
разобщение

Слайд 58

Разобщители дыхания и фосфорилирования
R-СООН
R-СОО-
Н+
Н+
ПРОТОНОФОРЫ
ИОНОФОРЫ
Н+
Na+
Термогенин
- белок бурой жировой ткани
Свободные жирные кислоты
- в

печени

Слайд 59

2,4-Динитрофенол
2,4-динитрофенол является классическим разобщителем окислительного фосфорилирования. При действии на митохондрии стимулирует

их дыхание, но ингибирует сопряженное с ним фосфорилирование, т.е. синтез АТФ из АДФ и фосфата.

Слайд 60

Дыхательный контроль
Интенсивности дыхания митохондрий зависит от концентрации АДФ.
В результате дыхательного

контроля скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии.
Общее содержание АТФ в организме 30—50г Молекула АТФ «живёт» меньше минуты.
В сутки у человека синтезируется 40—60 кг АТФ и столько же распадается.

Биологическое окисление-1

Содержание

Обмен энергии

Катаболизм – реакции, в которых сложные вещества распадаются на более простые.

АТФАнгидридные связи

Синтез АТФ Синтез АТФ в митохондрияхβ-окисление ЖКЦикл КребсаЦепь ОФСинтез АТФ в

АДФ + Фн АТФ Механизмы синтеза АТФЭнергия электрохимического потенциала2. Окислительное фосфорилированиеАДФ

МитохондрииКлючевую роль в энергетическом обмене клетки играют митохондрии – в них

МитохондрииМитохондрии млекопитающих обычно содержат от двух до десяти идентичных копий кольцевых

Антуан Лоран Лавуазье (1743 – 1794) – французский химик – в

Т.к. горение и дыхание сопровождаются потреблением О2 и выделение СО2, он

В конце XIX века русские исследователи А.Н. Бах и В.И.

В.И. Палладин (1859–1922) – русский ученый ботаник и биохимик –

Отто Генрих Варбург открыл фермент(E) – цитохромоксидазу, работающую на заключительном этапе

Генрих Отто Виланд установил, что процесс окисления может реализоваться в анаэробных

Современные представления о БОСогласно современной теории БО: БО является сложным, многостадийным

Выделено 4 основные пути использования О2 в организме: Оксидазный путь Функция:

Диоксигеназный путь (Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата)Функция: деградация АК;

Биологическое окисление – совокупность окислительно-восстановительных реакций протекающих в организмеОсновные понятия БОСубстрат

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции, в которых меняется степень окисления субстрата

В ОВР вступают 2 вещества и 2 вещества образуются.Одно вещество окисляется

Каждое вещество обладает определенным запасом внутренней энергии (Е). Часть внутренней энергии,

Дыхательная цепь – цепь переноса электронов. В переносе электронов от

Цитохромые-ГемЦитохромФиксация гема в цитохроме

Коэнзим Q убихинон ↔ семихинон ↔ гидрохинон

Железосерные белкиФМН, ФАД

-0,32В +0,82В НАДН2О2е-АТФАТФАТФДыхательная цепь – цепь переноса е-ДГ, KoQ, цит,FeS-белки

АДФ + ФнО2н2оАТФЦТКАцетил-КоАЩУКПВК3 этап2е- 2Н+2е- 2Н+2е- 2Н+2е- 2Н+4 этапЦЕПЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ

II этап. Образование Ацетил-КоАбиотинI этап. Гидролиз полимеров до мономеровВ ЖКТ белки

ЦТК является процессом окисления Ацетил–КоА - универсального продукта катаболизма углеводов, белков

Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).Цис-аконитатИзоцитратСукцинил - КоАСукцинатЦитратЩУКМалатФумарат12 АТФМДГСДГИДГα-кетоглутарат

1. Цитратсинтазная реакцияАктиваторы: ЩУК, НАД+, АМФ, АДФ;Ингибиторы: цитрат, АТФ, НАДН2, Сукцинил-КоА,

2. Аконитазная реакция3. Изоцитратдегидрогиназная реакцияСамая медленная реакция ЦТКСинтез Глу

4.α-Кетоглутаратдегидрогиназная реакцияАктиваторы: ионы Са;Ингибиторы: АТФ, сукцинил-КоА, НАДH2;α-КГДГ комплекс состоит из 3

5. Сукцинил-КоА-синтетазная реакцияЭто - единственная стадия ЦТК, в ходе которой генерируется

6. Сукцинатдегидрогиназная реакцияСДГ является флавопротеином, состоящим из 2 субъединиц: Fe2S2 и

7. Фумаразная реакцияФумараза специфична к L-изомеру малата; Она катализирует присоединение компонентов

8. Малатдегидрогиназная реакцияИнгибитор: НАДН2 Активатор: НАД+Синтез Асп

Энергетический баланс одного оборота ЦТКВ 4 ОВР ЦТК образуются 3 НАДН2

Регуляция ЦТК Регуляторные ферменты: Цитратсинтаза изоцитрат ДГ α-КГ ДГ СДГАктивируют ЦТК

Индуцирует ферменты ЦТК инсулин, репрессирует ферменты ЦТК глюкагон Аммиак связывает α–КГ

Биологическое значение ЦТК1. образование водородных эквивалентов, которые в цепи ОФ обеспечивают

IV этап. Окислительное фосфорилированиеВ 1966г. английский ученый Питер Денис Митчелл сформулировал

Цепь окислительного фосфорилирования - последовательность переноса Н+ и е-. Белковые носители