Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Окисление энергетических субстратов↑ ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7 Содержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
В реакции дегидрирования при действии НАД+- и ФАД - зависимыхдегидрогеназ (ДГ)от энергетических субстратов отщепляются два атома водорода. Ферменты локализованы в матриксе митохондрий, за исключением ФАД-зависимой сукцинатдегидрогеназы, которая локализована на поверхности внутренней мембраны митохондрий.
Пиридинзависимые дегидрогеназы ПВК Ацетил - КоА Изоцитрат ДГ α-KT Малат ОАА β-гидроксиацил-КоА НАД+ НАДН+Н+ β-кетоацил-КоА Флавинзависимые дегидрогеназы
Сукцинат ДГ Фумарат Ацил-КоА АН2 А Ациленоил -КоА
ФАД ФАДН2
В восстановленных коферментах 2ē находятся на более высоком энергетическом уровне, это высокоэргические электроны. НАДН+Н+ ↔ 2Н ↔ 2Н+ + 2ē Таким образом, химическая энергия субстратов (АН2) трансформировалась в энергию электронов атомов водорода (электрическую энергию). Кофакторы дегидрогеназ (НАДН + Н+ - и ФАДН2 –зависимых) являются переносчиками двух атомов водорода на другую ферментативную систему, а именно – на систему дыхательной цепи. 2.Окисление НАДН+Н + и ФАДН2 в митохондриальной дыхательной цепи (ЦПЭ). Окисление НАДН+Н+ и ФАДН2 осуществляется при участии окислительно-восстановительных ферментов митохондрий по реакции НАДН+Н++ 1/2 O2 → НАД+ + H2O Изменение свободной энергии этого процесса составляет: ΔG° = -220 кДж/моль (ΔG° = - 52,6 ккал/моль). Сущность окисления заключается в последовательной передаче электронов от НАДН+Н+ и ФАДН2 на кислород при помощи специальных переносчиков в электронтранспортной цепи. Переносчики электронов в электронтранспортной цепи Окислительно-восстановительные переносчики локализованы на поверхности или встроены во внутренней мембране митохондрий. Мерой сродства окислительно- восстановительной пары к электронам служит окислительно-восстановительный потенциал Ео, величина которого определяет направленность переноса электронов. Типы переносчиков ФМН-содержащий переносчик электронов. По структуре ФМН представляет моно-нуклеотид, у которого в качестве азотистого основания служит изоаллоксазин, соединенный через рибозу с остатком фосфорной кислоты. При восстановлении он приобретает не только электроны, но и протоны. Ео = +0,12 ФМН + 2Н+ + 2ē ↔ ФМНН2 Железо-серные центры Это белковые негемовые железосодержащие переносчики электронов. Имеются несколько типов железо-серных центров: Fe-S,Fe2-S2, Fe4-S4. Атомы железа комплексов могут отдавать и принимать электроны, поочередно переходя в ферро-(Fe2+) - и ферри-(Fe3+) - состояния. Все железо-серные центры отдают электроны убихинону. Fe3+-S + 2ē ↔ Fe2+-S Убихинон, кофермент-Q(KoQ) – единственный небелковый переносчик электронов. КоQ (хинон) КоQ (семихинон) КоQН2 (гидрохинон) Убихинон при восстановлении приобретает не только электроны, но и протоны. При одноэлектронном восстановлении он превращается в семихинон – органический свободный радикал. Ео=+0,01 Цитохромы – белковые переносчики электронов, в качестве простетической группы, содержащие гемовое железо. В основе функционирования цитохромов лежит изменение степени окисления атома железа Fe3+ +ē ↔ Fe2+. Различные цитохромы обозначаются буквенными индексами: b, с1, с, a, a3. Отличаются цитохромы по структуре белковой части и боковых цепей гема, в связи с этим они имеют и различные величины редокс-потенциалов (окислительно-восстановительных потенциалов). Цитохром «b» Ео = +0,08, «ci» Ео =+0,22, «с» Ео = +0,25, «ааз» Е о= +0,29. Отличительной особенностью цитохрома с является то,что он непрочно связан с внешней поверхностью внутренней мембраны митохондрий и легко покидает её. Все эти переносчики электронов можно сгруппировать в четыре ферментативных комплекса, структурированные во внутренней мембране митохондрий, представляющие собой ферментативный ансамбль,получивший название «дыхательные ферменты»,«цитохромная система», «ЦПЭ»(цепь переноса электронов). Комплекс I – НАДН-дегидрогеназа (НАДН-КоQ-редуктаза). Простетические группы -ФМН, FeS. Акцептор электронов – KoQ. Комплекс III – КоQН2-дегидрогеназа (KoQH2 -цит.с-редуктаза). Простетические группы: FeS, цитохромы b1, b2, с1. Акцептор электронов – цитохром - с. Комплекс IV – цитохромокcидаза. Простетические группы: цитохромы ааз, Си2+. Акцептор электронов– кислород. Комплекс II – сукцинатдегидрогеназа (Сукцинат-КоQ-редуктаза). Простетические группы ФАД, FeS. Акцептор электронов – KoQ. Между комплексами электроны транспортируются при помощи подвижных переносчиков - убихинона и цитохрома-с. Окислительно-восстановительные переносчики в ЦПЭ расположены в порядке увеличения стандартных окислительных потенциалов, что обеспечивает самопроизвольный транспорт двух электронов по дыхательной цепи от НАДН+Н+ к кислороду - конечному акцептору электронов. Перенос двух электронов по ЦПЭ является полезной работой и сопровождается поэтапным высвобождением свободной энергии Гиббса (ΔG), которая далее используется в синтезе АТФ.Поэтапное высвобождение энергии приводит к тому, что электроны, которые восстанавливают кислород, находятся на более низком энергетическом уровне, по сравнению с электронами, находящимися в восстановленном НАДН +Н+ в начале цепи. З. Генерирование протонного потенциала ΔμН+ Каким же образом осуществляется сопряжение транспорта электронов по дыхательной цепи с трансформацией высвободившейся электрической энергии в энергию химических связей АТФ? На этот вопрос в 1961 году дал ответ английский ученый Питер Митчелл. Его концепция заключалась в том, что движущей силой синтеза АТФ является электрохимический потенциал, протонный потенциал – ΔμH+. ΔμH+. = Δ рН+ Δ φ рН — градиент протонов, Δφ – разность электрического потенциала. В 1978 году П. Митчеллу была присуждена Нобелевская премия и хемиосмотическая теория стала общепризнанной. По теории П. Митчелла высвобождающаяся поэтапно энергия в процессе транспорта электронов по дыхательной цепи используется для выкачивания протонов из матрикса митохондрий в межмембранное пространство. Транспорт 2Н+ из матрикса митохондрий в межмембранное пространство создает градиент концентрации протонов - ΔрН и приводит к возникновению отрицательного заряда на поверхности мембраны со стороны матрикса и положительного заряда со стороны межмембранного пространства, при этом создается разность электрических потенциалов – Δφ. Источником протонов в матриксе митохондрий является НАДН + Н+, ФАДН2, вода. Возможность генерирования протонного потенциала обеспечивается: 1) непроницаемостью внутренней мембраны митохондрий для ионов вообще и, особенно, для протонов. 2) раздельным транспортом протонов и электронов по дыхательной цепи. Это обеспечивается наличием переносчиков 2-х типов: только для электронов и электронов и протонов одновременно. 4. Синтез АТФ за счет протонного потенциала Ферментативная система Н+ - АТФ- синтазный комплекс, АТФ-синтаза, АТФ-азакатализирует реакцию фосфорилирования АДФ неорганическимфосфатом за счет энергии которая аккумулирована в электрохимическом потенциале. Протонная АТФ-синтаза состоит из 2-х субкомплексов: F1 иFo. F1 - субъединица представлена 5 видами полипептидных цепей и отвечает за синтез и гидролиз АТФ. Имеет форму шляпки гриба, выступающего в матрикс митохондрий и связана с мембранной белковой субъединицей Fо. Fo - это гидрофобный сегмент из 4-х полипептидных цепей, который пронизывают всю мембрану митохондрий и образует протонный каналв ферментативном комплексе. Через протонные каналы АТФ-синтазы происходит, возвращение протонов обратно вматрикс митохондрий. Существует предположение,что прохождение протонов сопровождается конформационными изменениями активных центров АТФ-синтазы, что и стимулирует синтез АТФ. В соответствии с механизмом сопряжения окислительного фосфорилирования, предложенным Митчеллом, перенос двух протонов через, протонный канал АТФ-синтазы сопровождается синтезом одной молекулы АТФ. Реакции окисления, катализируемые пиридинзависимыми дегидрогеназами, сопряжены с I-м комплексом ЦПЭ,поэтому высвобождающаяся поэтапно энергия обеспечивает транслокацию в межмембранное пространство трех пар протонови следовательно, синтез 3-х молекул АТФ. Реакции окисления, катализируемые флавинзависимыми дегидрогеназами, сопряжены с III-м комплексом ЦПЭ и в межмембранное пространство переносятся лишь две пары протонов,следовательно, синтезируется 2 АТФ. Реакция окисления аскорбиновой кислотысопряжена на уровне семихинона,поэтому осуществляется транслокация только одной пары протонов и синтезируется лишь 1 молекула АТФ. Рис.6-2. Схема «Дыхательной цепи»
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-16; просмотров: 1785; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.97.1 (0.008 с.) |