24,25,38Синтез гликогена.

Значительная часть глюкозы, постумающей в клетки превращается в них в гликоген – запасный полисахарид используемый в интервалах между приемами пищи. Гликоген построению сходен с крахмалом.  Прежде всего глюкоза подвергается фосфорилированию при участии фермента гексокиназы а в печени – и глюкокиназы. Далее глюкозо-6-фосфат под влиянием фермента фосфоглюкомутазы переходит в глюкозо-1-фосфат. Образовавшийся глюкозо-1-фосфат уже непосредственно вовлекается в синтез гликогена. На первой стадии синтеза глюкозо-1-фосфат вступает во взаимодействие с УТФ образуя уридинфосфатглюкозу и пирофосфат. Р-ция катализируется ферментом глюкозо-1-фосфат-уридилтрансферазой. На второй стадии происходит перенос глюкозного остатка входящего в состав уридинфосфатглюкозы на глюкозидную цепь гликогена. При этом образуется альфа-1,4-связь между первым атомом углерода добавляемого остатка глюкозы и 4-гидроксильной группой остатка глюкозы цепи. Р-ция катализируется гликогенсинтетазой. Образующийся уридинфосфатглюкоза затем вновь фосфорилируется в УТФ за счет АТФ и весь цикл начинается снова.

Благодаря способности к отложению гликогена (в печени и мышцах) создаются условия для накопления  некоторого резерва углеводов. При повышении знерготрат в ор-ме в р-те возбуждения ЦНС происходит усиление распада гликогена и образование глюкозы (глюкогенез).

Распад гликогена.

Глюкоза депонированная в форме гликогена освобождается из него при участии гликогенфосфорилазы. Это фермент катализирует фосфоролиз 1,4-гликозидной связи нередуцирующих концов гликогена. Глюкозный остаток отщепляется в форме глюкозо-1-фосфата, который превращается под действием фосфоглюкомутазы в глюкозо-6-фосфат. Образование свободной глюкозы из глюкозо-6-фосфата в печени происходит под влиянием глюкозо-6-фосфатазы, катализирующего гидролитическое отщепление фосфата. В мышцах нет этого фермента поэтому глюкозо-6-фосфат используется здесь же в меышечных клетках распадаясь аэробным или анаэробным путем.

Катехоламины, гормоны щитовидной железы и гипофиза активируют распад гликогена в печени и мышцах. Это происходит при повышении энерготрат в ор-ме в р-те возбуждения ЦНС.

Синтез кетоновых тел.

Относятся: ацетоуксусная кислота (ацетоацетат) СН3СОСН2СООН, бета-оксимасляная кислота (бета-оксибутират) СН3СНОНСН2СООН, и ацетон СН3СОСН3. Кетоновые тела образуются в печени из ацетил-КоА.

1.         2СН3СО-S –КоА    ------   СН3-СО-СН2-СО-S-КоА

Ацетил-КоА                             ацетоацетил-КоА

Фермент – ацетил-КоАтрансфераза.                                       ОН

2.         Ацетоацетил-КоА + ацетил-КоА  ----------- НООС-СН2-С-СН2-СО-S-КоА

                                                                                                           СН3 бета-окси-бета-метилглутарилКоА

Фермент – оксиметилглутарил-КоА-синтетаза.

3.         Бета-окси-бета-метилглутарил-КоА под действием оксиметилглутарил-Коа-лиазы расщепляется на ацетоацетат и ацетил-КоА.

Бета-окси-бета-метилглутарил-КоА------------ СН3-СО-СН2-СООН +СН3-СО-S-КоА

                                                                                       Ацетоацетат             ацетил-КоА      

4.         Ацетоацетат восстанавливается при участии НАД-зависимой бета-окси-бутиратдегидрогеназы. Образуется бета-оксимасляная к-та (бета-оксибутират)

СН3-СО-СН2-СООН------------ СН3-СНОН-СН2-СООН

Существует второй путь синтеза кетоновых тел. Образовавшийся путем конденсации двух молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять коэнзим А и превращаться в свободную ацетоуксусную к-ту. Этот процесс катализируется ацетоацетил-КоА-гидролазой:

СН3-СО-СН2-СО-S-КоА+ Н2О ------------- СН3-СО-СН2-СООН+НS-КоА

Ацетоацетил-КоА                                         ацетоуксусная к-та

Но этот путь не имеет существенного значения так как активность фермента в печени низкая. В крови здорового человека кетоновые тела содержаться в небольших концентрациях. При патологических состояниях (СД, при голодании) их концентрация увеличивается. Это состояние называется кетонемия, оно возникает когда скорость образования кетоновых тел превышает способность переферических тканей их утилизировать. Кетоновые тела участвуют в поддержании энергетического баланса. Они поставщики топлива для мышц, почек. Печень не использует кетоновые тела в качестве энергетического материала.                     

26.                    Регуляция обмена гликогена.

1) ветвление гликогена увеличивает скорость синтеза и распада, т.к. создаётся большое количество невосстанавливающих концевых остатков, которые являются местами действия гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы.2) При увеличении энерготрат в организме в результате возбуждения ЦНС увеличивается распад гликогена и образование глюкозы.3) Адреналин оказывает двойной эффект: -  опосредованно через  цАМФ, активирует протеинкиназы тканей→фосфорилирование гликогенсинтазы→этот фермент активируется глюкозо-6-фосфатом,таким образом он игибирует синтез гликогена из УДФ-глюкозы,так как для проявления максимальной активности  зависимой формы гликогенсинтазы нужны очень высокие концентрации глюкозо-6-фосфат -  ускорят распад гликогена,так как способствует образованию активной фосфорилазы α.

27. Три стадии окисления глюкозы при аэробных условиях. Реакции цикла лимонной кислоты.

I. Анаэробный гликолиз (в цитозоле)II. Декарбоксилирование пировиноградной кислоты. (в митохондриях)III. Цикл лимонной кислоты (в митохондриях)

ЦТК:

1.) ацетил-К_оА + ЩУК(оксалоацетат)  → лимонная кислота

Ф: цитрат-синтаза

2.) лимонная кислота  -  Н₂О → цисаконитовая к-та  + Н₂О→ изолимонная к-та

Ф: аконитат гидротаза

3.) изолимонная кислота       →                                                                                             α-кетоглутаровая к-та                                        

                                                                                                      ^{НАД  НАДН}₂

Ф: изоцитратдегидрогеназа ( главный фермент )

4.) α-кетоглутаровая к-та                                                           →           сукцинил К_оА

                                                                                                      ^{НАД  НАДН}₂

Ф:  α-кетоглутамат дегидрогеназа

5.) сукцинил К_оА + ГДФ + Н₃РО₄          →                                                янтарная кислота (сукцинат) + ГТФ + HS-K_oA

                                                                                                          ^{ГДФ   ГТФ}

Ф: сукцинил - К_оА –синтетаза

6.) янтарная к-та        →                                       фумарат

                                                                               ^{ФАД  ФАДН}₂

Ф: сукцинат дегидрогеназа

7.) фумарат + Н₂О →   яблочная к-та (малат)

Ф: фумарат гидротаза

8.) малат  →   ЩУК

                     ^{НАД  НАДН}₂

Ф: малатдегидрогеназа

 Энергетический выход: 3 НАДН₂ *2*3=18

2 ФАДН₂ *2=4

2 ГТФ =2

24 АТФ

40.              Интеграция углеводного и липидного обмена.

1.) В результате окислительно-восстановительных реакций происходящих на этапах углеводного и липидного обменов, образуются восстановленные коферменты (НАДН,НАДФН, ФАДН),которые затем могут использоваться как общие для всех метаболических путей доноры водорода.

2.) Объединение нескольких метаболических путей в единый процесс неизбежно приводит к возникновению общих промежуточных метаболитов:

Глюкозо-6-фосфат  образуется из глюкозы и гликогена, может расходоваться на их синтез

Цитрат  является активатором процесса синтеза жирных кислот в цитоплазме, он появляется за счёт ЦТК

Глицерин  может быть повторно использован для синтеза других липидов, а также вступать в реакцию глюкогенеза

Ацетил-К_оА  является предшественником жирных кислот и кетоновых тел, так же является субстратом для цикла трикарбоновых кислотЭти два вида обмена, так же имеют  некоторое сходство в гормональной регуляции, так инсулин активирует гликолиз, что ведёт к торможению освобождения жирных кислот;На примере сахарного  диабета, можно просмотреть взаимосвязь этих двух видов обмена: происходит снижение гликогена в печени, что приводит к состоянию энергетического голода, в результате увеличивается липолиз,  и усиленно образовываются  кетоновые тела, которые не успевают окисляться, результатом является кетонэмия. 

 

№22  Углево́ды  -  органические вещества, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов  углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые (моносахариды) и сложные (дисахариды и полисахариды)Биологическое значение углеводов:Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например клеточных стенок растений).

1.         Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).

2.         Углеводы выполняют пластическую функцию— хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.

3.         Углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.

4.         Углеводы участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

5.         Углеводы выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Травоядные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом.Организмы животных не способны синтезировать углеводы из неорганических веществ. Они получают их от растений с пищей и используют в качестве главного источника энергии, получаемой в процессе окисления:

C_x(H₂O)_y + xO₂ → xCO₂ + yH₂O + энергия.В зеленых листьях растений углеводы образуются в процессе фотосинтеза — уникального биологического процесса превращения в сахара неорганических веществ — оксида углерода (IV) и воды, происходящего при участии хлорофилла за счёт солнечной энергии:

xCO₂ + yH₂O → C_x(H2O)_y + xO₂

Важнейшие источники углеводовГлавными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70—80 % глюкозы и фруктозы.Для обозначения количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица.К углеводной группе, кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка и пектины.Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте

Гидролитическое расщепление углеводов в процессе пищеварения происходит под действием ферментов гликозидаз, расщепляющих 1-4 и 1-6 гликозидные связи в молекулах сложных углеводов. Простые углеводы пищеварению не подвергаются, может только происходить брожение некоторой части их в толстом кишечнике под действием ферментов микроорганизмов. К гликозидазам относятся амилаза слюны, поджелудочного и кишечного соков, мальтаза слюны и кишечного сока, конечная декстриназа, сахараза и лактаза кишечного сока. Гликозидазы активны в слабощелочной среде и угнетаются в кислой среде, за исключением амилазы слюны, которая катализирует гидролиз полисахаридов в слабокислой среде и теряет активность при увеличении кислотности. В ротовой полости начинается пищеварение крахмала под воздействием амилазы слюны , которая расщепляет 1-4 гликозидные связи между остатками глюкозы внутри молекул амилозы и амилопектина. При этом образуются дектстрины и мальтоза. В слюне содержится в небольших количествах и мальтаза, гидролизующая мальтозу до глюкозы. Другие дисахариды во рту не расщепляютсяБольшая часть молекул полисахаридов не успевает гидролизоваться во рту. Смесь крупных молекул амилозы и амилопектина с более мелкими - декстринами. Мальтозой, глюкозой- поступает в желудок. Сильно кислая среда желудочного сока угнетает ферменты слюны, поэтому дальнейшие превращения углеводов происходят в кишечнике, сок которого содержит бикарбонаты, нейтрализующие соляную кислоту желудочного сока. Амилазы поджелудочного и кишечного соков более активны, чем амилаза слюны. В кишечном соке содержится также конечная декстриназа, гидролизующая 1-6 связи в молекулах амилопектина и декстринов. Эти ферменты завершают расщепление полисахаридов до мальтозы. В слизистой оболочке кишечника вырабатываются также ферменты, способные гидролизовать дисахариды : мальтаза, лактага, сахараза. Под воздействием мальтазы мальтоза расщепляется на две глюкозы, сахароза под воздействием сахаразы - на глюкозу и фруктозу,

 

№29 Цикл пентозофосфатов и его биологическое значение.

протекающий в живых клетках сложный ферментативный процесс прямого аэробного окисления фосфорилированной глюкозы до CO₂ и H₂O, сопровождающийся накоплением важного кофермента — восстановленного Никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ․Н).

Пентозофосфатный путь состоит из 2 фаз (частей) - окислительной и неокислительной. В окислительной фазе глюкозо-6-фосфат необратимо окисляется в пентозу - рибулозо-5-фосфат, и образуется восстановленный NADPH. В неокислительной фазе рибулозо-5-фосфат обратимо превращается в рибозо-5-фосфат и метаболиты гликолиза.

Пентозофосфатный путь обеспечивает клетки рибозой для синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов и гидрированным ко-ферментом NADPH, который используется в восстановительных процессах.

Ферменты пентозофосфатного пути, так же, как и ферменты гликолиза, локализованы в цитозоле. Наиболее активно Пентозофосфатный путь протекает в жировой ткани, печени, коре надпочечников, эритроцитах, молочной железе в период лактации, семенниках. Окислительный этап образования пентоз и неокислительный этап (путь возвращения пентоз в гексозы) составляют вместе циклический процесс.

Общее уравнением: 6 Глюкозо-6-фосфат + 12 NADP⁺ + 2 Н₂О → 5 Глюкозо-6-фосфат + 12 NADPH +12 Н⁺ + 6 СO₂.

Это означает, что из 6 молекул глюкозы образуются 6 молекул рибулозо-5-фосфат (пентозы) и 6 молекул СО₂. Ферменты неокислительной фазы превращают 6 молекул рибулозо-5-фосфат в 5 молекул глюкозы (гексозы). При последовательном проведении этих реакций единственным полезным продуктом является NADPH, образующийся в окислительной фазе пентозофосфатного пути. Такой процесс назьюают пентозофосфатным циклом. Протекание пентозофосфатного цикла позволяет клеткам продуцировать NADPH, необходимый для синтеза жиров, не накапливая пентозы. Энергия, выделяющаяся при распаде глюкозы, трансформируется в энергию высокоэнергетического донора водорода - NADPH. Гидрированный NADPH служит источником водорода для восстановительных синтезов, а энергия NADPH преобразуется и сохраняется во вновь синтезированных веществах, например жирных кислотах, высвобождается при их катаболизме и используется клетками.

 

№28 Метаболизм фруктозы и галактозы.

Метаболизм фруктозы

Значительное количество фруктозы, образующееся при расщеплении сахарозы, прежде чем поступить в систему воротной вены, превращается в глюкозу уже в клетках кишечника. Другая часть фруктозы всасывается с помощью белка-переносчика, т.е. путём облегчённой диффузии.

Метаболизм фруктозы начинается с реакции фосфорилирования, катализируемой фруктокиназой с образованием фруктозо-1-фосфата. Фермент в печени, в почках и кишечнике. Фермент обладает абсолютной специфичностью, поэтому, в отличие от глюкокиназы, инсулин не влияет на его активность. Фруктозо-1-фосфат расщепляется фруктозо-1-фосфатальдолазой на глицеральдегид и дигидроксиацетон-3-фосфат. Последний является промежуточным продуктом гликолиза и образуется в ходе реакции, катализируемой фруктозо-1,6-бисфосфосфатальдолазой (альдолаза А). Глицеральдегид может включаться в гликолиз после его фосфорилирования с участием АТФ. Две молекулы триозофосфатов либо распадаются по гликолитическому пути, либо конденсируются с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата и далее участвуют в глюконеогенезе. Фруктоза в печени включается главным образом во второй путь. Часть дигидроксиацетон-3-фосфата может восстанавливаться до глицерол-3-фосфата и участвовать в синтезе триацилглицеролов.

 

Метаболизм галактозы

Галактоза образуется в кишечнике в результате гидролиза лактозы.

1.   фосфорилирование галактозы с участием фермента галактокиназа с образованием галактозо-1-фосфата.

2.   Реакция эмпирификации. галактозо-1-фосфат замещает остаток глюкозы в УДФ-глюкозе с образованием УДФ-галактозы (метаболит в синтезе гликогена) в ходе реакции, катализируемой уридилфосфат-4-эпимеразой.

3.   Реакцию 2 можно рассматривать как перенос уридильного остатка с УДФ-глюкозы на галактозу, поэтому фермент назван галактозо-1 -фосфатуридилтрансферазой (ГАЛТ).

4.   галактоза в составе нуклеотида включается в реакцию эпимеризации, в которой участвует эпимераза - NAD-зависимый фермент, катализирующий окисление и восстановление галактозы по С₄углеродному атому.

Глюкозо-1-фосфат, образованный в реакции 2, может включаться в разные метаболические пути: 1) синтез гликогена после реакции с УДФ и образования УДФ-глюкозы; 2) превращение в печени в свободную глюкозу и поддержание её концентрации в крови; 3) катаболизм, сопряжённый с синтезом АТФ, и т.д.

№39 Гормональная регуляция липидного обмена

Известно, что длительный отрицательный эмоциональный стресс, сопровождающийся увеличением выброса катехоламинов (адреналин, норадреналин, дофамин) в кровяное русло, может вызвать заметное похудание. Жирова ткань иннервируется волокнами симпатической нервной системы, возбуждение этих волокон сопровождается выделением норадреналина в жировую ткань. Адреналин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани; в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жировых депо и повышается содержание неэстерифицированных жирных кислот в плазме крови. Тканевые липазы (триглицеридлипаза) существуют в двух взаимопревращающихся формах, одна из которых фосфорилирована и каталитически активна, а другая – нефосфорилирована и неактивна. Адреналин стимулирует через аденилатциклазу синтез цАМФ. цАМФ активирует соответствующую протеинкиназу, которая способствует фосфорилированию липазы, т.е. образованию ее активной формы. Следует заметить, что действие глюкагона на липолитическую систему сходно с действием катехоламинов.

Гипофиза - соматотропный гормон. Гипофункция приводит к отложению жира, наступает гипофизарное ожирение. Повышенная продукция СТГ стимулирует липолиз, и содержание жирных кислот в плазме увеличивается. Стимуляция липолиза СТГ блокируется ингибиторами синтеза мРНК. Действие СТГ на липолиз характеризуется наличием лаг-фазы продолжительностью около 1 ч, тогда как адреналин стимулирует липолиз почти мгновенно. Адреналин стимулирует активность аденилатциклазы, СТГ индуцирует синтез данного фермента.

Инсулин оказывает противоположное адреналину и глюкагону действие на липолиз и мобилизацию жирных кислот. Инсулин стимулирует фосфодиэстеразную активность в жировой ткани. Фосфодиэстераза играет важную роль в поддержании постоянного уровня цАМФ в тканях, поэтому увеличение содержания инсулина должно повышать активность фосфодиэстеразы, что в свою очередь приводит к уменьшению концентрации цАМФ в клетке, а следовательно, и к образованию активной формы липазы.

Тироксин – активация аденилатциклазы, Удаление половых желез (кастрация) вызывает у животных избыточное отложение жира, но нет оснований что влияет на обмен.

21. Микросомальное окисление

Микросомальные оксидазы - ферменты, локализованные в мембранах гладкого ЭР, функционирующие в комплексе с двумя внемитохондриальными ЦПЭ. Ферменты, катализирующие восстановление одного атома молекулы О2 с образованием воды и включение другого атома кислорода в окисляемое вещество, получили название микросомальных оксидаз со смешанной функцией или микросомальных монооксигеназ. Окисление с участием монооксигеназ обычно изучают, используя препараты микросом.

1. Основные ферменты микросомальных  электронтранспортных цепей  Микросомальная сисгема не содержит растворимых в цитозоле белковых компонентов, все ферменты - мембранные белки, активные центры которых локализованы на цитоплазматической поверхности ЭР. Сисгема включает несколько белков, составляющих электронтранспортные цепи (ЦПЭ). В ЭР существуют две такие цепи, первая состоит из двух ферментов - NADPH-P450 редуктазы и цитохрома Р450, вторая включает фермент NADH-цитохром-b5 редуктазу, цитохром b5 и ещё один фермент - стеароил-КоА-десатуразу.  Электронтранспортная цепь - NADPH-P450 редуктаза - цитохром Р450. В большинстве случаев донором электронов (e) для этой цепи служит NADPH, окисляемый NАDРН-Р450 редуктазой. Фермент в качестве простетической группы содержит 2 кофермента - флавинаденинди-нуклеотид (FAD) и флавинмононуклеотид (FMN). Протоны и электроны с NADPH переходят последовательно на коферменты NADPH-P450 редуктазы. Восстановленный FMN (FMNH2) окисляется цитохромом .

Функционирование цитохрома Р450 Известно, что молекулярный кислород в триплетном состоянии инертен и не способен взаимодействовать с органическими соединениями. Чтобы сделать кислород реакционно-способным, необходимо его превратить в синглетный, используя ферментные системы его восстановления. К числу таковых принадлежит моноксигеназная сисгема, содержащая цитохром Р450. Связывание в активном центре цитохрома Р450 липофильного вещества RH и молекулы кислорода повышает окислительную активность фермента. Один атом кислорода принимает 2 е и переходит в форму О2-. Донором электронов служит NADPH, который окисляется NADPH-цитохром Р450 редуктазой. О2- взаимодействует с протонами: О2- + 2Н+ → Н2О, и образуется вода. Второй атом молекулы кислорода включается в субстрат RH, образуя гидроксильную группу вещества R-OH (рис. 12-3).

Суммарное уравнение реакции гидроксилирования вещества RH ферментами микросомального окисления:

RH + О2 + NADPH + Н+ → ROH + Н2О + NADP+ . Субстратами Р450 могут быть многие гидрофобные вещества как экзогенного (лекарственные препараты, ксенобиотики), так и эндогенного (стероиды, жирные кислоты и др.) происхождения. Таким образом, в результате первой фазы обезвреживания с участием цитохрома Р450 происходит модификация веществ с образованием функциональных групп, повышающих растворимость гидрофобного соединения. В результате модификации возможна потеря молекулой её биологической активности или даже формирование более активного соединения, чем вещество, из которого оно образовалось.

 

3. Свойства системы микросомальногоокисленияВажнейшие свойства ферментов микросомального окисления: широкая субстратная специфичность, которая позволяет обезвреживать самые разнообразные по строению вещества, и регуляция активности по механизму индукции.

20.Окислительное фосфорилирование

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ, синтез АТФ из аденозиндифосфата и неорг. фосфата, осуществляющийся в живых клетках, благодаря энергии, выделяющейся при окислении орг. в-в в процессе клеточного дыхания. В общем виде окислительное фосфорилирование и его место в обмене в-в можно представить схемой:

АН2-орг. в-ва, окисляемые в дыхат. цепи (т. наз. субстраты окисления, или дыхания), АДФ-аденозиндифосфат, Р-неорг. фосфат.

 

Поскольку АТФ необходим для осуществления мн. процессов, требующих затраты энергии (биосинтез, совершение мех. работы, транспорт в-в и др.), Окислительное фосфорилирование играет важнейшую роль в жизнедеятельности аэробных организмов. Образование АТФ в клетке происходит также благодаря др. процессам, напр. в ходе гликолиза и разл. типов брожения, протекающих без участия кислорода. Их вклад в синтез АТФ в условиях аэробного дыхания составляет незначит. часть от вклада окислительного фосфорилирования (ок. 5%).

у бактерий ферментные системы, осуществляющие этот процесс, находятся в клеточной мембране.

 

Митохондрии окружены белково-фосфолипидной мембраной. Внутри митохондрий (в т. наз. матриксе) идет ряд метаболич. процессов распада пищ. в-в, поставляющих субстраты окисления АН2 для окислительного фосфорилирования. Наиб. важные из этих процессов -трикарбоновых кислот цикл и т. наз.-окисление жирных к-т (окислит. расщепление жирной к-ты с образованием ацетил-кофермента А и к-ты, содержащей на 2 атома С меньше, чем исходная; вновь образующаяся жирная к-та также может подвергаться -окислению). Интермедиаты этих процессов подвергаются дегидрированию (окислению) при участии ферментов дегидрогеназ; затем электроны передаются в дыхат. цепь митохондрий-ансамбль окислит.-восстановит. ферментов, встроенных во внутр. митохонд-риальную мембрану. Дыхат. цепь осуществляет многоступенчатый экзэргонич. перенос электронов (сопровождается уменьшением своб. энергии) от субстратов к кислороду, а высвобождающаяся энергия используется расположенным в той же мембране ферментом АТФ-синтетазой, для фос-форилирования АДФ до АТФ. В интактной (неповрежденной) митохондриальной мембране перенос электронов в дыхат. цепи и фосфорилирование тесно сопряжены между собой. Так, напр., выключение фосфорилирования по исчерпании АДФ либо неорг. фосфата сопровождается торможением дыхания (эффект дыхат. контроля). Большое число повреждающих митохондриальную мембрану воздействий нарушает сопряжение между окислением и фосфори-лированием, разрешая идти переносу электронов и в отсутствие синтеза АТФ (эффект разобщения). Механизм окислительного фосфорилирования можно представить схемой: Перенос электронов (дыхание)  А ~ ВАТФ А ~ В-высокоэнергетич. интермедиат Предполагалось, что А ~ В - хим. соед. с макроэргич. связью, напр. фосфорилир. фермент дыхат. цепи (хим. гипотеза сопряжения), или напряженная конформация к.-л. белка, участвующего в окислительном фосфорилировании (конформац. гипотеза сопряжения). Однако эти гипотезы не получили эксперим. подтверждения. Наиб. признанием пользуется хемиосмотич. концепция сопряжения, предложенная в 1961 П. Митчеллом (за развитие этой концепции в 1979 ему присуждена Нобелевская премия). Согласно этой теории, своб. энергия транспорта электронов в дыхат. цепи затрачивается на перенос из митохондрий через митохондриальную мембрану на ее наружную сторону ионов Н+ (рис. 2, процесс 1). В результате на мембране возникает разность электрич. потенциалов  и разность хим. активностей ионов Н+  (внутри митохондрий рН выше, чем снаружи). В сумме эти компоненты дают трансмембранную разность электрохим. потенциалов ионов водорода  между матриксом ми

Хемиосмотическая гипотеза

        одна из гипотез в биохимии о механизме преобразования энергии в биологических мембранах (См. Биологические мембраны) при синтезе аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Высказана английским биохимиком П. Митчеллом в 1961 и в более развитом виде в 1966. Согласно Х. г., на ряде биологических мембран, названных П. Митчеллом «сопрягающими» (внутренние мембраны митохондрий (См. Митохондрии), хлоропластов (См. Хлоропласты), плазматические мембраны бактерий), имеется разность электрических потенциалов и разность концентраций ионов водорода. Разность электрохимических потенциалов ионов водорода образуется за счёт энергии, выделяемой при деятельности цепи окислительно-восстановительных ферментов, и, в свою очередь, является источником энергии для синтеза АТФ из аденозиндифосфорной кислоты и неорганического фосфата. Образование разности электрохимических потенциалов ионов водорода на сопрягающих мембранах митохондрий, хлоропластов и некоторых бактерий можно считать доказанным. В последнее время показано, что функции разности электрохимических потенциалов ионов водорода не ограничиваются ролью источника энергии для синтеза АТФ. Поэтому Х. г. стимулировала изучение процессов транспорта ионов и ряда биологически важных молекул (например, аминокислот, Сахаров) через биомембраны, а также движения бактерий и регуляции активности мембранных белков.тохондрий и внеш. водной фазой, разделенными мембраной.