20. Цепь переноса электронов. (дыхательная цепь)

Цепь Переноса Электронов - ряд ферментов и белков, присутствующих в живых клетках, по которым передаются электроны. (Цепь включает по меньшей мере пять переносчиков. В конце цепи водород соединяется с молекулярным кислородом и образует воду. Промежуточные переносчики водорода претерпевают при этом ряд окислительно-восстановительных реакций -ред.). В конечном итоге это приводит к преобразованию химической энергии в легко доступную форму, которая может накапливаться в живом организме (в форме АТФ - ред.). Самой важной цепью передачи электронов является дыхательная цепь (respiratory chain), присутствующая в митохондриях и участвующая в процессе клеточного дыхания.

21.Механизмы синтеза атф

В организме АТФ синтезируется путём фосфорилирования АДФ:

АДФ + H₃PO₄ + энергия → АТФ + H₂O.

Фосфорилирование АДФ возможно двумя способами: субстратное фосфорилирование и окислительное фосфорилирование (используя энергию окисляющихся веществ). Основная масса АТФ образуется на мембранах митохондрий в ходе окислительного фосфорилирования H-зависимой АТФ-синтазой. Субстратное фосфорилирование АТФ не требует участия мембранных ферментов, оно происходит в процессе гликолиза или путём переноса фосфатной группы с других макроэргических соединений.

Реакции фосфорилирования АДФ и последующего использования АТФ в качестве источника энергии образуют циклический процесс, составляющий суть энергетического обмена.

В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ, так у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов, ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

Разобщение окислительного фосфорилирования.

Окислительное фосфорилирование — один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений — белки, жиры и углеводы. Процесс окислительного фосфорилирования проходит на кристах митохондрий.

Окислительное фосфорилирование было бы правильнее назвать фосфорилированием в дыхательной цепи. Суть его состоит в следующем. Перенос электронов и протонов по окислительно-восстановительной цепи ферментов сопровождается высвобож-дением значительного количества энергии, большая часть которой трансформируется в энергию фосфатных связей макроэргических соединений, главным образом АТФ. Неиспользованная энергия рассеивается в виде тепла. Для син-теза АТФ необходим АДФ, неорганический фосфат, 8-10 ккал энергии и соответствующие ферменты. АДФ+НзР04+8-10 ккал энергии АДФ~Р АТФ

При распаде АТФ соответственно высвобождается такое же количество энергии. Процесс синтеза АТФ из АДФ и нес фосфата за счет энергии дыхания (энергии переноса электронов) получил название окислительного фосфорилирования. ХЕМИОСМОТИ-ЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ-учение о механизме преобразования энергии в биол. мембранах при синтезе аденозинтрифосфорной к-ты (АТФ). Разработана П. Митчеллом в 1961—66. Согласно исходным пред-ставлениям Митчелла, запасание энергии в АТФ происходит вследствие предварительного накопления зарядов на стенках мембраны, создания мембранного потенциала и разности кон-центраций протонов. Разность электрохимич. потенциалов ионов водорода на сопрягающих мембранах (внутр. мембраны митохон-дрий, тилакоиды хлоропластов, мембраны бактерий) возникает за счёт энергии, выделяемой при деятельности цепи окислит.-восстановит, ферментов, или за счёт поглощённых квантов света. Трансмембранные электрохимич. потенциалы ионов могут слу-жить источником энергии не только для синтеза АТФ, на и для транспорта веществ, движения бактериальных клеток и др. энергозависимых процессов.

Гипотеза П.Митчелла требует соблюдения ряда условий, которые перечислены ниже.

1. Внутренняя митохондриальная мембрана должна быть интактна и непроницаема для протонов, направляющихся снаружи внутрь.

2. В результате активности дыхательной цепи ионы водорода поступают в нее изнутри, из матрикса, а освобождаются на наружной стороне мембраны.

3. Движение ионов водорода, направленное изнутри наружу, приводит к их накоплению, вследствие чего между двумя сторонами митохондриальной мембраны возникает градиент pH.

4. Поддержание такого градиента требует затраты энергии. Эту энергию поставляет перенос электронов по электрон-транспортной цепи.

5. Синтез АТФ поддерживается наличием электрохимического градиента.