5. Субстратне фосфорилювання цтк.

Субстратне фосфорилювання - процес синтезу АТФ, що в біологічних системах відбувається внаслідок розщеплення субстратів без участі дихального ланцюга мітохондрій. У цьому разі перетворення субстрату в продукт реакції супроводжується фосфорилюванням АДФ з утворенням АТФ.

Реакція, яку каталізує сукцинаттіокіназа (сукциніл-КоА синтеза), є єдиною реакцією циклу, що супроводжується генерацією високоенергетичного фосфатного зв’язку на субстратному рівні 

З субстратів ГДФ та Фн відбувається утворення ГТФ, який під дією фосфокінази вступає в реакцію з АДФ з утворенням АТФ:

ГТФ + АДФ → АТФ + ГДФ.

Молекулярні основи біоенергетики.

1. Реакції біологічного окислення; типи реакцій (дегідрогеназні, оксидазні, оксигеназні) та їх біологічне значення. Тканинне дирхання.

В даний час біологічне окислення визначається як сукупність реакцій окислення органічних речовин (субстратів), що виконують функцію енергетичного забезпечення потреб організму. Окислення субстратів в біохімічних системах супроводжується відщепленням електронів від субстратів (донор електронів), які за участю проміжних переносників передаються на кисень - кінцевий (термінальний) акцептор електронів у аеробних організмів. Транспорт високоенергетичних електронів відновлених субстратів відбувається в складній системі, що складається з окислювально-відновних ферментів і коферментів, локалізованих у внутрішній мембрані мітохондрії.

Ферменти, що каталізують окислювально-відновні реакції, називають оксидоредуктазами

1) Оксидази. Справжні оксидази каталізують видалення водню з субстрату, використовуючи при цьому якості акцептора водню тільки кисень. Вони незмінно містять мідь, продуктом реакції є вода (виняток становлять реакції, що каталізуютьсямоноаміноксидазою, в результаті яких утворюється Н2О2).

2) Аеробні дегідрогенази-ферменти, що каталізують видалення водню з субстрату; на відміну від оксидаз вони можуть використовувати в якості акцептора водню не тільки кисень, але і штучні акцептори, такі, як метиленовий синій. Ці дегідрогенази відносяться до флавопротеїнів, і продуктом каталізуючої ними реакції є перекис водню, а не вода.

3) Анаеробні дегідрогенази-ферменти, що каталізують видалення водню з субстрату, але не здатні використовувати кисень в якості акцептора водню. У цей клас входить велика к-ть ферментів. Вони виконують дві головні функції.

• Перенесення водню з одного субстрату на інший в сполученої окислювально-відновної реакції. Ці дегідрогенази специфічні до субстратів, але часто використовують один і той же кофермент або переносник водню.

• Функцію компонентів дихального ланцюга, що забезпечують транспорт електронів від субстрату на кисень.

4) оксигенази - ферменти, що каталізують пряме введення кисню в молекулу субстрату.

Окислювальним фосфорилюванням називають поєднання двох клітинних процесів: екзергонічні реакції окислення відновлених молекул (НАДН + Н + або ФАДН2) і ендергонічні реакції фосфорилювання АДФ і утв АТФ.

2. Ферменти біологічного окислення в мітохондріях: піридин-, флавін- залежні дегідрогенази, цитохроми.

1. Дегідрогенази, залежні від нікотинамідних коферментів (НАД(Ф)-залежні дегідрогенази).

Коферментами цих дегідрогеназ є нуклеотиди НАД або НАДФ, у структурі молекул яких міститься похідна піридину - нікотинамід. Зв'язок між НАД (або НАДФ) та білковою частиною ферменту (апоферментом) у складі піридинзалежних дегідрогеназ нестійкий: він утворюється та руйнується в процесі каталітичного циклу, що дозволяє вважати нікотинамідні нуклеотиди скоріше субстратами, ніж простетичними групами.

Активною структурою в молекулі НАД або НАДФ, що акцептує відновлювальні еквіваленти від субстрату, є піридинове кільце никотинаміду. У ході ферментативної реакції субстрат відщеплює два атоми водню (2Н⁺+ 2е^-), один з яких у формі гідридіона: Н^- (тобто Н⁺ + 2е^-) приєднується до піридинового кільця НАД(Ф), а другий у вигляді протона (іона Н⁺) надходить у реакційне середовище. Дегідрогенази, залежні від нікотинамідних коферментів, дуже поширені в живих клітинах. Вони виконують функції анаеробних дегідрогеназ, що відщеплюють протони та електрони від багатьох субстратів, відновлюючи НАД або НАДФ, які передають в подальшому відновлювальні еквіваленти на інші акцептори. НАД-залежні дегідрогенази - ці ферменти каталізують окислювально-відновлювальні реакції, що містяться на окислювальних шляхах метаболізму - гліколізу, циклу лимонної кислоти, β-окислення жирних кислот, окисного дезамінування амінокислот, дихального ланцюга мітохондрій. НАДФ-залежні дегідрогенази - ці ферменти беруть участь у процесах відновлювального синтезу, що відбуваються в цитозолі, зокрема постачають атоми водню при синтезі жирних кислот та стероїдів. Головним джерелом відновленого НАДФ є дегідрогеназні реакції пентозофосфатного шляху окислення глюкози.