Митохондрии, строение, функции. Проблемы происхождения. Компоненты дыхательной цепи митохондрий, их строение и функции. Альтернотивность путей перенос электронов у растений.

Молекулярный кислород способен взаимодействовать различными способами с восстонавливающимися биологическими молекулами, в результате появляются такие высокотоксичные соединения как О₂^-, Н₂О₂. Нужны были механизмы которые «приручили» кислород. Адаптация к кислороду происходила постепенно и увенчалась созданием фосфорилирующей дыхательной цепи.

Митохондрии выполняют роль главных центров дыхания и восстановления оксилительной энергии. Митохондрии растут и делятся, большинство их белков синтезируется согласно «приказам» ядра, но у них имеется собственная генетическая ситема, примитивная, рудиментарная, кодирующая только небольшое количество белков, но все же цельная, содержит ДНК, и др. структуры необходимые для репликации, транскрипции и трансляции ген. иформации. Эта система функционирует, она даже может подвергатся мутации, которые прередаются цитоплазмой, а не ядром.

Система митохондриального генетического аппарата имеет типичные черты бактерий. ДНК – кольцевая, рибосомы меньше цитоплазматических. Это несколько причин, в силу которых существует точка зрения о происхождении.

Гипотеза 1. фагоцит – гипотетическая гигантская прожорливая клетка, съела некоторые аэробные бактерии, они установили выгодное симбиотическое сотрудничество. Их потомки до нас в виде митохондрий эукариот, которые полностью слились с клеткой хозяином. Гипотеза 2 - митохондрии произошли от внутренних складок плазмалетической мембраны увеличивающейся аэробной бактерии, 3 - независимое происхождение бактериальных и митохондриальных систем путем конвергентной эволюции.

Митохондрия имеет две мембраны наружную и внутреннюю между которыми щелевидное пространство. Выростами непрерывной, замкнутой внутренней мембраны называются - кристы (они же от лат. Гребни) они расположены параллельно др. др. Это приспособеление для увеличения поверхности мембраны без увеличения объема тела. Внутренняя мембрана содержит дыхательную цепь и связанные с ней системы фосфолирирования.

Полость ограниченная плотной, внутренней митохондриальной мембраной, заполнена митохондриальным матриксом. Он имеет сложный состав: включает ферменты, аминокислоты, жирные кислоты, РНК, сукценат, витамины А, Д, Е рибосомы. Внутренняя сторона внутренней мембраны имеет микросферы. В 1 митохондрии до 100 000 может быть. Они и есть дыхательные цепочки и содержат набор компонентов дыхательной цепи.

Биологическое окисление это совокупность окислительных реакций в живом организме которые обеспечивают –энергией жив. клетку, - и метаболитами необходимыми для жизнедеятельности. Существует 2 типа биологического окисления

Свободное окисление	Окисление сопряженное с синтезом АТФ
Не сопряженное с синтезом АТФ, - энергия при разрыве химической связи выделяется во внешнюю среду, переходит в тепловую и рассеивается – термогенез.	Субстратное фосфорилирование	Окислительное фосфорилирование
– в момент окисления субстрата в нем возникает макроэргическая связь, а затем тем или иным способом передается на неорганический фосфат, который используется для фосфорилирования АДФ, т. е. созд. АТФ. Так же назвывается Окисление сопряженное с фосфорилированием АДФ на уровне субстрата. По этому механизму немного АТФ.	Атомы Н снятые с разных субстратов в реакциях катаболизма с помощью дегидрогиназ и далее с Ко ферментов дегидрогиназ НАД\, или ФАД, передаются в оксидоредутазную = дыхательную цепь. В ней они разделяются на протоны и электроны, и переносятся переносчиками до кислорода с образованием воды. Перенос 1 пары = протон+электрон по дыхательной цепи – энергия – синтез 3 молекул АТФ. Сопряжение реакц. Окисление с синтезом АТФ называют, сопряжение на уровне электро-транспортной цепи, а мембраны где это происходит - сопрягающие. Главная масса АТФ у аэробных организмов – по этому механизму. Фотосинтез у растений – разновидность окислительного фосфолирирования.

Окислительное фосфолирирование – конечный продукт – вода. В неорганической химии в реакции образования воды 2Н +1\2 О₂ → Н₂О, идет с выделением энергии в виде взрыва, в живой клетке по пути к О₂, атомы Н проходя по компонентам ступенчато выделяют энергию., порциями и она тратится на синтез АТФ (окислительно фосфолирирование).

В дыхательной цепи митохондрий компоненты переноса протонов, электронов раполагаются упорядоченно в зависимости от значения стандартного ок-вост. Потенциала парами – редокс пара –(окислит. –принимает + восст - дает.). + и – двигаются от 1 пары к др. - -идут окислительно восстановительные реакции и весь процесс сопровождается выделением энергии в среду использ для синтеза АТФ.

Ко м поненты дыхательной цепи. ГРУППЫ.

1. НАД зависимые дегидрогиназы -белки-ферменты, которые в качестве Ко содержат НАД+ или НАДФ.

НАД содержащие дегидрогиназы находятся в матриксе мит., осуществляют окисление восстановленного субстрата.

АН₂ + НАД⁺ = А + НАДН +Н⁺

Функция – коллекторная – сбор Н от широкого спектра субстратов от НАД пойдут на др. реакции.

НАДР –зависимые дегидрогиназы – функция такая же, но в виду величины окисл-восст. Потенциала, НАД⁺ преобр. В окисленной форме, НАДФН – восстановлен. Форм, его типичная реакция восстановление субстрата.

2. Флавиновые дегидрогиназы - ФМН (ФАД) –зависимые. Дегидрогиназы в качестве Ко имеют флавиндинуклеотид.. Принимают гидрит ион Н^-, а.Н⁺ из среды. ФАД – первичная дегидрогиназа, т.к. снимает атом Н с субстрата, а ФМН – вторичная т.к. снимает Н от НАД-зависимой дегидргиназы.

3. Убихинон ( Ко-Q) – вещество липидной природы, содержит хилановое кольцо и изопреновое звено. Ко-Q – витамин Q, переносит 2Н⁺, к кислороду с образованием гидроксила (Ко – QН_2).

4. Цитохромы – являются окрашенными белками – 4 семейства а,в,с,d. В них не белковой частью является гемм. Их структура в виде гемма. Наличие порфиринового ядра – плоской, дискообразной молекулы, состоящей из 4 х пирольных колец, связанных метеновыми мостиками. В центре отверстие окруженное электронами 4-х резонирующих атомов азота. Если в центр ион магния = хлорофилл, железо = гемм. Они отличают 1 – по гемму заместителю, 2- по белковой части. Цитохромы переносят только электроны, при изменении валентности металла.

5. Железосерные белки – FeS-центры – белки переносчики, но гемма нет не гемовое железо. Образуют кластеры или решетки нескольких типов Fe-4S, 2Fe-2S, 4Fe-4S. – переносчики только электронов за счет изменения валентности железа.

На молекулу кислорода должно поступить 4Н⁺ и 4 электрона, все электроны из дыхательной цепи, 4Н⁺ из среды, кислород тоже из среды. Это молекулярный механизм дыхания. Физиологический биохимический – растворенный в клетке кислород, взаимодействует с электронами и протонами. Это молекулярный аспект дыхания. и конечный результат окисления Н2О.