Занятие 2 Биологическое окисление. Биоэнергетика. Митохондриальная медицина.

2.1. Субстраты бо. Схема образования субстратов из ув, липидов, белков.

2.2 Цтк(цикл Кребса)

Ци́кл трикарбо́новых кисло́т (цикл Кре́бса, цитра́тный цикл, цикл лимо́нной кислоты́)- центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический процесс, в ходе которого ацетильные остатки (СН3СО^—) окисляются до углекислого газа (CO₂). При этом за один цикл образуется 2 молекулы CO₂, 3 NADH, 1 FADH₂ и 1 GTP (или ATP). Электроны, находящиеся на NADH и FADH₂, в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где в ходе реакций окислительного фосфорилирования образуется ATP.

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА вступает в цикл Кребса. Данный цикл происходит в матриксе митохондрий и состоит из восьми последовательных реакций. Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования лимонной кислоты (цитрата). Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух декарбоксилирований (отщепление СО2) теряет два углеродных атома и снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в результате полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула оксалоацетата регенерируется.

2.3 Пути утилизации o2 в организме.

В организме существует 3 пути потребления и утилизации кислорода:

1 путь - 90-95% O₂ идет на митохондриальное окисление.

2 путь - 5-10% идет на микросомальное окисление (в печени при поступлении больших количеств токсинов - 40%).

3 путь - перекисное окисление (2-5%).

Микросомальная дыхательная цепь.

Микросомальное окисление - это окисление, протекающее на гладкой ЭПС нормальной неразрушенной клетки.

Наиболее интенсивно микросомальное окисление протекает в печени и надпочечниках, а также в местах контакта с внешней средой, в коже, почках, легких, селезенке.

ЭПС - 2-й слой мембран, ассоциированных с 3-мя основными классами ферментов:

1)оксидоредуктазы;2)трансферазы;3)гидролазы.

Главная функция этих ферментов - реакции детоксикации.

Микросомальное окисление осуществляется с помощью одноименной ДЦ, которая представляет собой систему переносчиков протонов и электронов с НАД или НАДФ на кислород.

Микросомальное окисление можно записать:

RH + НАД (НАДФ).H₂ + O₂ ---> ROH + НАД (НАДФ) + HOH

Многие гидрофобные вещества организма обладают токсичностью, за счет того, что растворяются в клеточных мембранах и тем самым разрушают их.

Задачей организма является перевод этих гидрофобных соединений в гидрофильные, которые легче выводятся почками. Это осуществляется микросомальным окислением.

Таким образом, основная роль микросомальной ДЦ заключается в осуществлении реакций синтеза с участием кислорода.

Роль микросомального окисления состоит в биосинтезе Vit D, кортикостероидов, коллагена, тирозина, катехоламинов (пластическая функция)

Митохондриальное окисление главная функция- энергетическая. Митохондриальное окисление можно записать:

Н⁺+ НАДН + ½ O_{2 =} НАД⁺ +Н2О

микросомальная и митохондриальная дыхательные цепи взаимодействуют друг с другом через цитохром b5.

Окисление НАД.Н2 не происходит и он накапливается. В межмембранном пространстве имеется цитохром b5, который принимает электроны с НАД.Н М/Х ДЦ и перебрасывает их на микросомальную ДЦ и тем самым угроза энергетического голода устраняется.

Таким образом ц. b5 - фермент, компонент микросомальной ДЦ, который обеспечивает межмембранный митохондриально-микросомальный перенос электронов.

Перекисное окисление.

Перекисное окисление - это третий путь утилизации вдыхаемого кислорода (от 2 до 5%).Кислород сам по себе является парамагнитным элементом (это было установлено методом молекулярных орбиталей) т. к. имеет на внешнем слое 2 неспаренных электрона. В реакциях перекисного окисления происходит одноэлектронное восстановление кислорода.

Функции: пластическая,защитная, регуляторная. Активные формы кислорода

O_2. - супероксидный ион-радикал, более активная форма кислорода

O_{2 -} синглетный кислород.

_. _

O₂ и O_{2 -} инициируют образование большого количества радикалов, по цепному механизму:

_. _.

O₂ + H+ ---> HO_{2 -} гидропероксидный радикал

_. _.

HO₂ + H+ + O_{2 ---->} H₂O₂ + O_{2 .}

H2O2 + Fe2+ ----> Fe3+ + OH- + OH (пероксидный радикал).

_.

O₂ + Fe3+ ---> O₂ + Fe2+

В нормальных условиях перекисное окисление регулирует агрегатное состояние мембран, лежит в основе тканевой адаптации. (Это играет роль в стрессовых ситуациях, когда клетка т. о. защищается от избытка гормонов).

При всех видах патологии активность перекисных процессов возрастает, и является инструментом повреждения мембраны. В ней образуются мощные ионные каналы, через которые входят ионы Na+, K+ и др. и содержимое клетки как бы вываливается и она гибнет.

OH. - радикал взаимодействует с ДНК и РНК, вызывая возникновение генных мутаций и провоцируя канцерогенез. Перекисные процессы направлены на создание и поддержания АОЗ.