1. Каковы основные пути окисления дыхательных субстратов? Как работают оксидоредуктазы?

Окисление дыхательных субстратов в ходе дыхания осуществляется с участием ферментов. Ферменты как белковые катализаторы, помимо свойств, присущим неорганическим катализаторам, обладают рядом особенностей: высокой активностью, высокой спецефичностью по отношению к субстратам и высокой лабильностью. Их пространственная организация и и зависящая от нее активность изменяется под действием внешних и внутренних факторов. Эти свойства обеспечивают возможность тонкой регуляции обмена веществ на уровне ферментов.

Типы окислительно- восстановительных реакций

Существуют четыре способа окисления, и все они связаны с отнятием електронов:

1. Непосредственная отдача електронов:, напрмер:

Fe ²⁺---→ Fe ³⁺

2. Онятие водорода:

НО____ ____ ОН О= =О

Гидрохинон Хинон

3. Присоеденение кислорода:

2Н₂ + О₂ → 2Н₂О

4. Образование промежуточного гидратированного соеденения с последующим отнятием двух электронов и протонов:

Поскольку окисление одного вещества (донора электронов и протонов) сопряжено с восстановлением другого соеденения (их акцептора), ферменты, катализирующие эти реакции, называют оксидоредуктазами. Все они относятся к I классу ферментов:

Д Н₂ Е АН₂ Д – донор электронов и протонов

А - акцептор

Д ЕН₂ А Е - энзим

С уществует 3 группы оксидоредуктаз:

1. Анаэробные дегидрогеназы (передают электроны различным акцепторам, но не кислороду). В качестве кофермента – NAD+, NADP+. Например: лактатдегидрогеназа, малатдегидрогеназа.

2. Аэробные дегидрогеназы (передают энергию различным акцепторам, в том числе и кислороду). В качестве простетической группы содержат рибофлавин (витамин В₂). Различают два кофермента этой группы: FMN или жёлтый дыхательный фермент Варбурга и FAD.

Пример: сукцинатдегидрогеназа. Доноры электронов для аэробных дегидрогеназ – анаэробные дегидрогеназы, а акцепторы – хиноны, цитохромы, кислород.

3. Оксидазы (передают электроны только кислороду). При этом образуются вода, перекись водорода и супероксидный анион кислорода – О₂^-.

4е Н₂О (цитохромоксидаза, полифенолоксидаза)

АН₂

₊ ^2е Н₂О₂ (оксидазы аминокислот)

О₂ 1е

О^2- + Н⁺ (ферменты типа ксантиноксидазы)

Н₂О₂ и О₂ весьма токсичные, поэтому в клетках быстро трансформируются в воду и кислород.

Среди оксидаз очень важную роль играют железосодержащие ферменты и переносчики, относящиеся к цитохромной системе. В неё входят цитохромы и цитохромоксидаза. Именно они передают электроны от флавопротеинов на кислород.

Все компоненты цитохромной системы содержат железопорфири- новую простетическую группу; при переносе электронов железо обратимо восстанавливается и окисляется, приобретая или отдавая электроны и изменяя таким образом свою валентность.

Другие растительные оксидазы (полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза) являются медьсодержащими и немитохондриальными (окисляют соответственно фенолы и аскорбиновую кислоту).

К оксидазам относятся также пероксидазы (используют в качестве окислителя перекись водорода) и каталаза (расщепляет перекись водорода на воду и кислород). Простетической группой каталазы и пероксидазы служит гем.