Итоговая по БХ №3 Энергетический обмен.

1. Эндэргонические и экзэргонические реакции в живой клетке.

В биологических системах (та же клетка) термодинамически невыгодные (эндергонические) реакции могут протекать только за счет энергии экзергонических реакций. Такие реакции называются энергетически сопряженными. Многих из этих реакций происходят при участии аденозинтрифосфата (АТФ), который играет роль сопрягающего фактора.

Пример – реакция фосфорилирования глюкозы свободным фосфатом с образование глюкого-6-фосфата происходит с затратами энергии (ΔG= +13,8 кДж/моль). Для этого вполне подойдет реакция расщепления АТФ до АДФ и фосфорной кислоты (ΔG= -30,5 кДж/моль). В этих условиях первая реакция протекает бодренько и односторонне в физиологических условиях.

2. Макроэргические соединения, понятие, типы. Макроэргическая связь.

Макроэргические соединения – такие соединения высокоэнергетических фосфатов, гидролиз которых привод к освобождению большого количества энергии. Примеры (АТФ, АДФ, фосфоенолпируват).

Макроэргическая связь – богатая энергией связь, более 5 ккал (или 21 кДж/моль), и энергия которой превращается в работу минуя стадию тепла.

Типы соединений: А. Фосфатные. В свою очередь делятся на: 1. Карбоксифосфатные. 2. Енолфосфатные. 3. Аминофосфатные.

4. Пирофосфатные.

Б. Тиоэфирные.

3. Дегидрирование субстрата и окисление водорода как источник энергии для синтеза атф. (Смотри дыхательную цепь.)

Энергия для синтеза АТФ поступает от субстратов, содержащих высокоэнергетические электроны в ходе их дегидрирования. Электроны высоких энергий извлекаются из субстратов в ходе гликолиза (в цитозоле), при преобразовании пирувата в ацетил-КоА и в цикле трикарбоновых кислот (в митохондриальном матриксе). Молекулы НАДН и ФАДН2 переносят эти электроны в дыхательную цепь, локализованную во внутренней митохондриальной мембране.

4. Строение митохондрий и структурная организация дыхательной цепи.

Строение митохондрий. Вспоминаем гистологию по этому рисунку:

Структура дыхательной цепи представлена из нескольких комплексов: - Комплекс 1 содержит FMN (Флавинмононуклеотид) и не менее пяти железосерных белков (FeS). - Комплекс 2 сукцинатдегидрогеназа. - Комплекс 3 включает две разные формы цитохрома b, один FeS-белок и цитохром c1. - Комплекс 4 содержит цитохромы а и а и два иона меди. - Комплекс 5 – АТФ-синтетаза.

5. Цепь переноса электронов и протонов. Регуляция цепи (дыхательный

контроль).

Дыхательный контроль – это прямое влияние электрохимического градиента на скорость движения электронов по дыхательной цепи (т.е. на величину дыхания). В свою очередь, величина градиента напрямую зависит от соотношения АТФ / АДФ, количественная сумма которых в клетке практически постоянна ([АТФ] + [АДФ] = const). Реакции катаболизма направлены на поддержание постоянно высокого уровня АТФ и низкого АДФ.

При увеличении концентрации АТФ будет уменьшаться скорость движения электронов по цепи. При уменьшении концентрации АТФ будет увеличиваться скорость движения электронов по цепи.