- •Метаболизм
- •Макроэргические соединения
- •Биологическое окисление
- •Тканевое дыхание
- •Митохондриальное окисление (МтО)
- •Главная (полная) цепь
- •Укороченная (сокращенная) цепь
- •Никотинамидные дегидрогеназы (надг)
- •Комплекс I
- •Комплекс III.
- •Комплекс IV.
- •Желтые окислительные ферменты
- •Цитохромная система
- •1. Полная дыхательная цепь
- •2. Сокращенная (укороченная) дыхательная цепь
- •3. Максимально сокращенная (максимально укороченная) дыхательная цепь.
- •Терморегуляторная функция тканевого дыхания.
- •Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты Окислительное декарбоксилирование пировиноградной
- •Окислительное декарбоксилирование пирувата
- •Цитратный цикл
- •Образование цитрата
- •Превращение цитрата в изоцитрат
- •Окислительное декарбоксилирование изоцитрата
- •Превращение сукцинил-КоА в сукцинат
- •Дегидрирование сукцината
- •Образование малата из фумарата
- •Дегидрирование малата
- •Цикл трикарбоновых кислот
- •Автономная саморегуляция цтк
- •Параметаболизм
- •Некоторые параметаболические процессы
1. Полная дыхательная цепь
В этой цепи окисляется небольшое количество субстратов, из которых главными являются четыре. Коэффициент Р/О=3.
СУБСТРАТЫ |
НИКОТИНАМИДНЫЕ ФЕРМЕНТЫ, ИХ ОКИСЛЯЮЩИЕ |
изолимонная кислота (изоцитрат) |
Изоцитратдегидрогеназа |
Яблочная кислота (малат) |
Малатдегидрогеназа |
Глутаминовая кислота (глутамат) |
Глутаматдегидрогеназа |
бета-гидроксиацил-КоА |
бета-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа |
Все ферменты полной цепи являются НАД-зависимыми дегидрогеназами.
2. Сокращенная (укороченная) дыхательная цепь
Известны два субстрата. Главным является сукцинат (янтарная кислота).
Сукцинатдегидрогеназа – это комплекс II, который в укороченном варианте цепи является начальным звеном окисления. В составе комплекса – простетическая группа ФАД и FeSII. От ФАД.Н2 два атома водорода переносятся на KoQ. Значит, первое звено, которое имеется в полной цепи - исключается. Перепад окислительно-восстановительного потенциала между ФАД и KoQ невелик. Поэтому переноса H+ в межмембранное пространство в этой точке не происходит. + также создается, но меньший, чем в полной цепи. Значит, меньше и эффективность фосфорилирования - коэффициент Р/О=2.
Аналогичным образом окисляется и второй субстрат – ацил-КоА (активная форма любой жирной кислоты):
3. Максимально сокращенная (максимально укороченная) дыхательная цепь.
Она представлена только цитохромной частью. Эксперименты показали, что здесь может быть окислен только один субстрат - аскорбиновая кислота, с участием фермента, восстановленные эквиваленты включаются в цепь на уровне цитохрома С цитохромоксидазы (цитохром аа3), но в реальных условиях такого окисления практически не происходит. Образуется вода и 1 молекула АТФ. Коэффициент Р/О=1.
Возможность такого окисления доказана в эксперименте in vitro. А в живой клетке аскорбиновая кислота обычно используется как донор водорода в системе окисления оксигеназного типа (реакции, катализируемые монооксигеназами: смотрите лекцию «Внемитохондриальное окисление»). Такие реакции с участием витамина «С» особенно важны для формирования белка коллагена, в котором за счет монооксигеназной реакции образуется гидроксипролин.
Терморегуляторная функция тканевого дыхания.
На синтез молекулы АТФ расходуется примерно 40-45% всей энергии электронов, переносимых по ЦПЭ, 25% тратится на работу по переносу веществ через мембрану. Остальная часть энергии рассеивается в виде теплоты и используется на поддержание температуры тела. Дополнительное образование теплоты происходит при разобщении дыхания и фосфорилирования, которое может быть биологически полезным. Оно позволяет генерировать тепло для поддержания температуры у новорожденных, у зимнеспящих животных и у всех млекопитающих в процессе адаптации к холоду. У них существует бурый жир – особая ткань, специализирующаяся на теплопродукции посредством разобщения дыхания и фосфорилирования. Бурый жир содержит много митохондрий. Около 10% всех белков приходится на так называемый разобщающий белок (РБ-1) – термогенин.
Около 55% энергии полного расщепления глюкозы аккумулируется в виде АТФ. Остальная часть энергии является источником теплообразования. Тем самым образуется для поддержания температуры тела. Процессы разобщения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирвания приводит к повышению температуры тела. Регуляция дыхательной цепи – состояние такой энергии, целостность мембран митохондрии и их проницаемость, состояние коферментов, наличие разобщителей. Тканевое дыхание – завершающийся этап биологического окисления, при этом 90% О2 восстанавливается до Н2О. О2 + 4Н(+)+4Е(-)=2Н2О