Современные представления о биологическом окислении. Компоненты дыхательной цепи и их характеристика.

1. Биологическое окисление есть процесс переноса электронов. То вещество, что отдаёт электроны, окисляется, то, что принимает, восстанавливается. Биологическое окисление предполагает ДЕГИДРИРОВАНИЕ с образованием воды.

Если водород взаимодействует с кислородом с образованием воды вне организма, то это сопровождается взрывом.

 

2. Биологическое окисление - это процесс многоступенчатый - многоступенчатая передача электронов с постепенным выделением энергии, что исключает взрыв.

3. Биологическое окисление - это процесс, требующий много ферментов. Этот комплекс ферментов называется ЦЕПЬЮ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ (ЦПЭ), или дыхательной цепью. ЦПЕ - своеобразный КОНВЕЕР по переносу электронов и протонов от субстрата к кислороду.

Компоненты ДЦ

1.НИКОТИНЗАВИСИМЫЕ ДГ, т.е. содержащие КОФЕРМЕНТЫ - НАД, НАДФ

2.ФЛАВИНЗАВИСИМЫЕ ДГ, т.е. содержащие КОФЕРМЕНТЫ - ФМН, ФАД.

З.УБИХИНОН (Ko-Q).

4.ЦИТОХРОМЫ: в, с, c1., а, а3.

Почти все эти компоненты, за исключением первого, встроены во внутреннюю мембрану МИТОХОНДРИЙ.

ФАД и ФМН-зависимые дегидрогеназы содержат в качестве кофермента фосфорный эфир витамина В₂ (ФАД).

СТРОЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ.

1.В НАД и НАДФ рабочей частью является витамин РР - НИКОТИНАМИД.

НАД*2Н + 2е = НАДН+Н

2.В ФАД и ФМН рабочей частью является ФЛАВИИ (компонент витамина В2)

 

 

3.УБИХИНОН легко переходит в восстановленную форму KOQ +2Н +2е =KOQ*H2

4.ЦИТОХРОМЫ - это ГЕТЕРОПРОТЕИНЫ. Их белковой частью является ГЕМ. Белки хромопротеиды, способные присоединять электроны, благодаря наличию в своем составе в качестве простетических групп железопорфиринов. Они принимают электрон от вещества, являющегося немного боле сильным восстановителем, и передают его более сильному окислителю.

19.Пути синтеза АТФ в клетках, клеточная локализация процессов синтеза АТФ, примеры реакций. Молекулярные механизмы окислительного фосфорилирования (теория Митчелла).

(теория Митчелла). Разобщение окисления и фосфорилирования.

Процесс образования АТФ в дыхательной цепи – окислительное фосфорилирование. За счет энергии транспорта электронов в ДЦ из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ. Субстратное фосфорилирование – процесс синтеза АТФ из АДФ и фосфата за счет энергии окисленного субстрата в цитоплазме клетки. Примером субстратного фосфорилирования могут служить реакции:

Основные положения теории Митчела:

1.Мембрана МИТОХОНДРИЙ не проницаема для протонов.

2.Образуется протонный потенциал в процессе транспорта электронов и протонов.

3.Обратный транспорт протонов в МАТРИКС сопряжен с образованием АТФ.

Процесс транспорта электронов происходит во внутренней мембране. Протоны переносятся в межмембранное пространство, а электроны продвигаются по дыхательной цепи. Внутренняя мембрана со стороны матрикса заряжается отрицательно, а со стороны межмембранного пространства - положительно. Во время дыхания создается ЭЛЕКТРО-ХИМИЧЕСКИЙ градиент; концентрационный и разности потенциалов. Электрический и концентрационный градиент составляет ПРОТОНДВИЖУЩУЮ силу, которая дает силу для синтеза АТФ. На определенных участках внутренней мембраны есть протонные каналы. Протоны могут проходить обратно в матрицу, при этом образующаяся энергия идёт на синтез АТФ.

Разобщение дыхания и фосфорилирования

Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переносить протоны или другие ионы (ионофоры) из межмембранного пространства через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы. В результате этого исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это разобщение дыхания и фосфорилирования. В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается. Разобщители - липофильные вещества, легко проходящие через липидный слой мембраны. Это 2,4-динитрофенол, присоединяющий протон в межмембранном пространстве и перенося его в матрикс.