Каким образом регулируется окислительное фосфорилирование? Что такое и как работает механизм дыхательного контроля?
Окислительное фосфорилирование – это многоэтапный процесс, происходящий во внутренней мембране митохондрий и заключающийся в окислении восстановленных эквива- лентов (НАДН и ФАДН2) и сопровождающийся синтезом АТФ.
Работа дыхательных ферментов регулируется с помощью эффекта, который получил название дыхательный контроль.
Дыхательный контроль – это прямое влияние электрохимического градиента на скорость движения электронов по дыхательной цепи (величину дыхания). В свою очередь, ве- личина градиента напрямую зависит от соотношения АТФ и АДФ, количественная сумма которых в клетке постоянна ([АТФ] + [АДФ] = const).
Возрастание протонного градиента возникает при исчерпании запасов АДФ и накоплении АТФ, т.е. когда АТФ-синтаза лишена своего субстрата и ионы Н+ не проникают в матрикс митохондрии. При этом ингибирующее влияние градиента усиливается и продвижение электронов по цепи замедляется. Ферментные комплексы остаются в восстановленном со- стоянии. Следствием является уменьшение окисления НАДН и ФАДН2 на I и II комплексах и замедление катаболизма в клетке. Снижение протонного градиента возникает при активной работе АТФ-синтазы (т.е. прохождении ионов Н+ в матрикс). В этом случае градиент снижается, поток электронов возрастает, в результате повышается выкачивание ионов Н+ в межмембранное пространство. Ферментные комплексы I и II усиливают окисление НАДН и ФАДН2 (как источников электронов) и снимается ингибирующее влияние НАДН на цикл лимонной кислоты и пируватде- www.biokhimija.ru Тимин О.А. Лекции по биологической химии 87 гидрогеназный комплекс – активируются реакции катаболизма углеводов и жиров, как источника энергии. Таким образом, величина электрохимического градиента остается на некотором среднем уровне.
Назовите и дайте характеристику ферментам антиоксидантной защиты от пероксида водорода и от супероксид-аниона. Напишите соответствующие реакции.
Билет 26
№1 Напишите суммарную и отдельные реакции окислительного декарбоксилирования пирувата
Суммированная реакция декарбоксилирования пирувата
Превращение
ПВк в ацетил-КоА происходит в 5 стадий
в матриксе митохондрий:
2) Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2) катализирует перенос атома водорода и ацетильной группы от ТДФ на окисленную форму липоиллизиновых групп с образованием ацетиотиоэфира липоевой кислоты.
3) КоА взаимодействует с ацетильньным производным Е2, в результате чего образуется ацетил-КоА и полностью восстанавливается липоильный остаток, простетическая группа Е2
4) Дигидролипоилдегидрогеназа Е3 катализирует перенос атомов водорода от восстановленных липоильных групп на ФАД-простетическую группу фермента Е3
5) Восстановленный ФАДН2 передает протон на НАД+ с образованием НАДН
№2 Каким образом регулируется окислительное фосфорилирование? Назовите и охарактеризуйте ингибиторы окислительного фосфорилирования.
Окислительное фосфорилирование- это синтез АТФ ил АДФ и H3PO4 засчет переноса электронов по ЦПЭ. Регуляция окислительного фосфорилирования идет засчет дыхательного контроля
Окисление субстратов и фосфорилирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены. Скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ. Если АТФ не используется и его концентрация в клетке возрастает, то прекращается и поток электронов к кислороду. Расход АТФ и превращение его в АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение кислорода. Дыхательный контроль- это зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ. Механизм ДК характеризуется высокой точностью и имеет важное значение, тк в результате его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки. Запасов АТФ в клетке не существует.
Ингибиторы можно разделить на 3 группы: ингибиторы собственно дыхательной цепи, ингибиторы окислительного фосфорилирования и разобщители окислительного фосфорилирования.
Антибиотик олигомицин полностью блокирует окисление и фосфорилирование в интактных митохондриях. Однако если вместе с олигомицином добавить к системе разобщитель динитрофенол, то окисление протекает, но без фосфорилирования. Это означает, что олигомицин не действует непосредственно на дыхательную цепь, а подавляет стадию фосфорилирования
Атрактилозид ингибирует окислительное фосфорилирование, блокируя транспорт адениновых нуклеотидов через внутреннюю митохондриальную мембрану. Он ингибирует транспорт AДФ в митохондрии и выход АТФ из митохондрий.
№3 Назовите и дайте характеристику ферментам глутатионовой системы антиоксидантной защиты. Напишите соответствующие реакции.
К Ферментам глутатионовой системы антиоксидантной защиты относится глутатион-пероксидаза
Глутатион-пероксидаза является гемсодержащим ферментом цитоплазмы и митохондрий. Инактивирует активные формы кислорода, тк разрушает перекись водорода и гидропероксид липидов. Катализирует восстановление пероксидов с помощью трипептида глутатиона. В активном центре есть фермент селеноцистеин(цистеин, в котором сера замещена на селен).
Билет 27