Б. Изобразите схемы цпэ для каждого из указанных субстратов (используйте метаболические карты).

В. Объясните механизм образования АТФ в каждом случае.

А. Коэффициент Р/О для изоцитрата = 3

Коэффициент Р/О для сукцината = 2

Коэффициент Р/О (коэффициент фосфорилирования) – это количество связанных молекул неорганического фосфата с АДФ (т.е. количество молекул образованных АТФ), приходящихся на 1 атом кислорода поглощенного кислорода. Р- отношение количества фосфорной кислоты, использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода – О, поглощенного в процессе дыхания.

Для расчета Р/О при окислении какой-либо молекулы необходимо учитывать следующее:

-восстановленный эквивалент (молекула НАДН или ФАДН2) передает в цепь переноса электронов по 2 электрона.

-для восстановления кислорода в воду необходима 1 пара электронов.

-при прохождении пары электронов через всю дыхательную цепь (т.е. через I, III, IV комплексы) выкачивается столько ионов Н+, сколько необходимо для синтеза 3 молекул АТФ или, по-другому, в состав АТФ включается три атома неорганического фосфата.

-при прохождении пары электронов через III и IV комплексы дыхательных ферментов ионов Н+ выкачивается столько, сколько необходимо для синтеза 2 молекул АТФ или, по-другому, в состав АТФ включается два атома неорганического фосфата.

 Б. Цепь переноса электронов (дыхательная цепь) – это сложная система переносчиков, при участии которой происходит процесс последовательного переноса электронов от NADH и FADH2 на O2. Дыхательной цепи предшествует отнятие атомов водорода от окисляемых субстратов (реакции дегидрирования).Эти реакции относятся к окислительно-восстановительным.

Их катализируют ферменты оксидоредуктазы (подкласс: дегидрогеназы). Большая часть окислительно-восстановительных реакций в клетке происходит в матриксе митохондрий. Реакции дегидрирования происходят в ходе специфических и общего пути катаболизма.

Выделяют 2 типа дегидрогеназ, катализирующие реакции дегидрирования, предшествующие ЦПЭ:

1. NAD+ – зависимые дегидрогеназы (предшественник: витамин PP);

(Субстратов NAD+ – зависимых дегидрогеназ большинство)

Кофермент NAD+ не образует прочной постоянной связи с ферментом. Он соединяется с АЦ фермента уже в ходе реакции и после её завершения уже в восстановленной форме отсоединяется.

 

2. FAD – зависимые дегидрогеназы (предшественник: витамин B2)

Кофермент FAD прочно связан с активным центром фермента как в окисленной, так и в восстановленной форме. Включаясь в реакцию, он принимает 2H+ и 2 и переходит в восстановленную форму.

Компоненты цпэ:

-NADH-дегидрогеназа (комплекс I);

-сукцинатдегидрогеназа (комплекс II);

-низкомолекулярный переносчик: убихинон (кофермент Q);

-Убихинолдегидрогеназа (QН2-дегидрогеназа) (комплекс III);

-низкомолекулярный переносчик (цитохром с);

-цитохромоксидаза (комплекс IV)

 

Все компоненты ЦПЭ располагаются во внутренней мембране митохондрий в порядке возрастания окислительно-восстановительных потенциалов (редокс-потенциалов).

Схемы ЦПЭ:

ЦПЭ обеспечивает взаимосвязь (сопряжение) процессов окисления и фосфорилирования АДФ.

Основная роль в переносе электронов принадлежит 3 важнейшим ферментным комплексам (I, III, IV).

Это сложные олигомерные белки, расположенные во внутренней мембране митохондрий.

Они являются интегральными белками.

биологические функции ЦПЭ:

-Использует энергию окисления субстратов для синтеза АТФ путём окислительного фосфорилирования;

-Обеспечивает поддержание температуры тела человека.

В. Механизм образования АТФ – окислительное фосфорилирование, т.е. синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата с использованием энергии протонного электрохимического потенциала за счет энергии, выделившейся в ходе транспорта электронов по дыхательной цепи.

Коэффициент окислительного фосфорилирования численно равен количеству моль АТФ, синтезированных в результате окислительной реакции.

 В первом случае образуется 3 АТФ (полная дыхательная цепь), т.к. присутствуют 3 точки сопряжения окисления и фосфорилирования (комплексы I, III, IV).

 Во втором случае образуется 2 АТФ (короткая дыхательная цепь), т.к. присутствуют 2 точки сопряжения окисления и фосфорилирования (комплексы III, IV).

 

53

Известно, что в бурой жировой ткани имеются специфические белки (термогенины), которые могут разобщать дыхание и фосфорилирование, увеличивая тем самым производство тепла. При охлаждении из симпатических нервных окончаний в бурой ткани освобождается гормон, который выполняет двоякую функцию: во-первых, он активирует термогенины, а во-вторых, в адипоцитах он активирует гормоночувствительную триглицерид – липазу и стимулирует высвобождение жирных кислот. Выделение норадреналина стимулируется также тиреоидными гормонами, концентрация которых в крови повышается при охлаждении.