Лекция: Биологическое окисление. Окислительное фосфорилирование.
- Это совокупность окислительно-восстановительных реакций, сопровождающихся передачей протонов и электронов.
Обеспечить организм энергией в доступной для использования форме (АТФ).
Вдыхаемый О 2 используется для синтеза Н 2 О за счет Н 2 окисляемых S : SH 2 + ½ O 2 ==> S + H 2 O
Переносчики электронов и протонов образуют цепь переноса электронов ( ЦПЭ) или дыхательную цепь ( ДЦ).
Все ферменты ЦПЭ связаны с МХ. 1 гепатоцит содержит около 1000 МХ.
Моноаминооксидаза Система удлинения цепи жирных кислот Фосфолипаза А
НАДН-дегидрогеназа Сукцинатдегидрогеназа Цитохромы в,с 1, с, а, а 3 Н+-АТФ-синтаза АДФ-АТФ-транслоказа
Ферменты ЦТК (кроме сукцинатдегидрогеназы ) Ферменты бета-окисления ЖК Глутаматдегидрогеназа
* НАД-зависимых ДЕГИДРОГЕНАЗ, ФАД-зависимых ДЕГИДРОГЕНАЗ, УБИХИНОНА, ЦИТОХРОМОВ. Последовательность расположения определяется их редокс-потенциалами.
ЦПЭ состоит из комплексов, каждый из них осуществляет определенную стадию ЦПЭ.
Обозначают комплексы I, II, III и IV. I - НАДН-дегидрогеназа II - Сукцинатдегидрогеназа III - Убихинол-цитохром с-редуктаза IV - Цитохромоксидаза
Комплексы ДЦ построены из белков и окислительно-восстановительных коферментов ( ФМН и ФАД, в комплексах I и II ), железо-серные центры (в I, II и III) и группы гема (в II, III и IV).
Электроны поступают в ДЦ различными путями. При окислении НАДН + Н + комплекс I переносит электроны через ФМН и Fe/S-центры на убихинон.
Образующиеся при окислении сукцината, ацил-КоА электроны переносятся на убихинон комплексом II через ФАДН 2. При этом окисленная форма кофермента Q восстанавливается в QH 2.
QH 2 переносит электроны в комплекс III, который поставляет на цитохром с. Последний переносит электроны к комплексу IV, цитохромоксидазе.
Комплекс I катализирует окисление NADH переносчиком электронов — убихиноном (коферментом Q ).
+
+
существует в окисленной и восстановленной формах - CoQ и CoQH 2 :
QH 2 переносит электроны в комплекс III, который поставляет на цитохром с. Последний переносит электроны к комплексу IV, цитохромоксидазе.
Суммарный процесс, катализ. комплексом I Комплекс II катализирует окисление сукцината в фумарат по реакции:
Комплекс III катализирует окисление Q Н 2 цитохромом с. Уравнение реакции:
Комплекс IV - цитохромоксидаза, катализирует перенос электронов от цитохрома с непосредственно на кислород по реакции:
При восстановлении О 2 образуется сильный основной анион О 2-, который связывает два протона и переходит в воду.
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
Синтез АТФ из АДФ и Н 3 РО4 за счет энергии окисления веществ, связанный с переносом электронов по ЦПЭ наз. ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ.
Поток электронов сопряжен с образованием комплексами I, III и IV протонного градиента.
Большая часть выделяющейся энергии используется для создания градиента протонов и, наконец, для образования АТФ с помощью АТФ-синтазы.
Главная функция фермента заключается в фосфорилировании A ДФ ортофосфатом с образованием АТФ.
Объясняет хемиосмотическая гипотеза Митчелла.
Реакции, сопровождающиеся образованием протонов, протекают на вн. МХ мембране таким образом, что протоны переносятся с внутренней стороны мембраны на внешнюю.
Энергия переноса электронов и протонов вдоль ДЦ сосредотачивается в виде протонного потенциала или электрохимического градиента Н+.
Диффузия протонов обратно через мембрану сопряжена с фосфорилированием, которое осуществляет АТФсинтаза.
Трансмембранная разность электрических потенциалов (протонный потенциал). Трансмембранная разность концентраций ионов Н+
Н + - АТФ-синтаза состоит из: протонного канала (F 0 ) и каталитической субъединицы (F 1 ), образованной тремя α- и тремя β-субъединицами, между которыми расположены γ-, δ- и ε-субъединицы.
При окислении каждой молекулы НАДН образуется 3 молекулы АТФ ( по одной в комплексе I, III и IV ), а при окислении одной молекулы ФАДН 2 — 2 молекулы АТФ (в комплексе III и IV ).
Механизм регуляции образования и потребления АТФ наз. дыхательным контролем. Скорость О.Ф. зависит от содержания АДФ.
Вещества, которые функционально разделяют между собой окисление и фосфорилирование, наз. разобщающими агентами. Они содействуют переносу протонов из ММП в матрикс без участия АТФсинтазы. Разобщающие агенты
в результате - механического повреждения внутренней мембраны; - действия протонофоров – (2,4-динитрофенол, тироксин).
Если создание протонного градиента подавлено, процессы окисления субстрата и переноса электронов протекают значительно быстрее, однако вместо синтеза АТФ выделяется тепло ( гипертермия ).
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
