окисление

1.1 Общая схема распада белков

1.2 Общая схема распада углеводов

1.3 Общая схема распада жиров

2.1 Компоненты дыхательной цепи митохондрий, их роль в переносе протонов и электронов

Большая часть представлена белками с ферментативной активностью :

а) первый комплексный фермент НАДН дегидрогеказа включает Кофермент ФМН ;

б) железо-серные белки

в) убихинон или коэнзим Q — является липидом .

г) третий комплекс : цитохромы B и С1

д) цитохром С

е) четвертый комплекс: цитохромы А и А3

ж) второй комплекс — включает фермент сукценат дегидрогиназу, который в цикле Кребса окисляет сукцинат с образованием восстановленного ко-фермента ФАДН2.

Цитохромы — сложные белки, у которых небелковая часть представлена гемом в центре гема -Fe, которое участвует в транспорте электрона при этом меняется степень окисления Fe/

Цитохром А3 -содержит СU2+ , который передает электрон на один атом молекулы О2.

Если донором электронов и протонов для дыхательной цепи является НАДН2, то электроны и протоны от НАДН2 перемещаются на первый комплекс :НАДН дегидрогиназу при этом ФМН является акцептором электрона и протона из окисленной формы превращается в востановленную -ФМНН2 , с НАДН2 окисляется до НАД + который возвращается в матрикс митохондрий , где снова восстанавливается . От первого комплекса часть Н+ выкачивается в межмембранное простанство с помощью активного транспорта Н+-АТФазы (белок локализован во внутренней мембране митохондрий). Часть Н+ и электронов передаются на убихинон, который большую часть протонов перемещает в межмембранное пространство , а электроны передаются по цитохромам: переносчикам электронов является железо , степень окисления которого меняется в процессе транспорта электронов. От убихинона электрон перемещается на 3-й комплекс — цитохромы В и С1 — далее на цитохром С — далее на 4-ый комплекс — цитохромы — а и а3 — далее на 1 атом молекулы О2. При участии Р+ локализованных в матриксе образуется конечный продукт окисления — Н2О.

На уровне 3-его и 4-ого комплекса происходит выкачивание Н+ из матрикса митохондрий в межмембранное пространство при помощи Н+-АТФазы .

От ФАДН2 электрон и Р+ перемещаются на убихинон и далее по цитохромам к О2.

В процессе транспорта электронов и протонов происходит выделение энергии , часть этой энергии расходуется в виде тепла , а часть этой энергии акумулируется в молекулах атф , таким образом на дых.цепи, осуществляются 2-процесса : 1) окисление (транспорт электронов и Н+) с выделением энергии ; 2) синтез АТФ из АДФ и фосфата , используется энергия окисления , поэтому процесс синтеза АТФ на дых.цепи митохондрий называется окислительное фосфорилирование , то есть окисление и синтез АТФ явл. Сопряженными процессами .

Если донором электронов и протонов для дых.цепи явл. НАДН2 , то образуется три участка сопряжения , где выделяется такое кол-во энергии , которого достаточно для синтеза АТФ из АДФ и фосфата . Эти участки соответствуют 1,3, и 4 комплексам.

Если донором электронов явл. ФАДН2 , то на дых. Цепи функционируют два участка сопряжения , соотв. 3 и 4 комплексам .

Если донором электронов для дых.цепи явл. НАДН2, то теоритически образуется три молекулы АТФ , практически 2,5 моль АТФ , т.к часть энергии тратится на выкачивание Н+ в межмембранное пространство .

Если донором электронов и Р+ явл. ФАДН2 , то теоритически образуется две молекулы АТФ , практически 1,5 моль АТФ , т.к часть энергии расходуется на выкачивание Н+ в ММП.

2.2 Регуляция процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования

Регуляция процессов окисления : главная роль энергообразование , потому активность окисленных процессов зависит от уровня АТФ в клетке , если в клетке уровень АТФ достаточный -при этом увеличивается конц НАДН2 , они являются ингибиторами ферментов окислительных процессов , если в клетке наблюдается дефицит АТФ, НАДН2 окисляется на дых.цепи, то есть окисл.процессы активны.

2.3 Ингибиторы дыхательной цепи митохондрий

блокируют и окисления и образования АТФ :

1) наркозные вещ-ва общего и местного действия , барбитураты ( амитал натрий ), растительный яд ретенон — ингибирует первый комплекс.

2) Малонат - аналог сукцината-ингибирует второй комплекс

3) антибиотик- антилицин А — ингибирует 3-й комплекс

4) Н2S , СО , цианиды — ингибируют 4-й комплекс

При ингибировании 1,2,3-го комплекса возможно восстановление энергообразования на участках, которые располагаются после этих комплексов при действии доноров электронов и субстратов окисления.

2.4 Механизм синтеза АТФ на дыхательной цепи митохондрий

Объясняется теорией Митчела, согласно которой внутренняя мембрана митохондрий имеет электрохимический потенциал . Он состоит из двух компонентов :

1) электрический компонент: сторона внутренней мембраны митохондрий обращенная в ММП заряжена положительно, т. к. ММП аккумулируется Н+. Сторона внутр.мембр . обращенная в матрикс заряжена отрицательно . ;

2) Химический компонент: со стороны ММП внутр.мембр митохондрий контактирует с кислой средой из-за высокого уровня Н+ , тогда как со стороны матрикса среда щелочная из-за дефицита Н+.

Электрохимический потенциал стимулирует движение Н+ из ММП в матрикс митохондрий, однако в норме внутр.мембр. митохондрий не проницаема для Н+ в любом месте . Н+ могут пересечь внутр.мембрану митохондрий только при помощи фермента АТФ — синтетазы — локализован во внутр.мембр. митохондрий. Состоит из двух частей: 1 ) F_o-часть — гидрофобная , локализована во внутр. мембране и является каналом для транспорта Н+;

2) F₁ часть — гидрофильная обращена в матрикс -содержит активный центр, где осуществляется реакция : АДФ + фосфат — АТФ .

Согласно теории Митчела , Н+ идут из ММП в матрикс по каналам АТФ — синтетазы , достигают активного центра фермента, стимулирует его, что приводит к синтезу АТФ , т.е. синтез АТФ является Н+ зависимым процессом

2.5 Разобщители окисления и фосфорилирования

Ряд вещ-в липофильной природы легко пересекают внутр.мембр.митохондрий и могут транспортировать собой Н_ из межмембрн.простр. В матрикс при этом минуя каналы АТФ синтетазы — в результате действия разобицителей теряется электрохим.потенциал внутр.мембран . Низкий уровень Н+ перемещается по каналм АТФ синтетазы , поэтому образование Атф — снижается. Окисление в присутствии разобицителей происходит и даже усиливается, энергия выделяется , но большая часть этой энергии расходуется в виде тепла.

Разобщающие ф-ции выполняют :

1)эндогенные метаболиты : высокие уровни ЖК, тиреоидные гормоны, белок термогенин, локализованный во внутр. мембране митохондрий и является каналом для транспорта Н+ из ММП в матрикс , простагландины. ;

2) Искусственно полученный 2,4-динитрофенол .

3.1 К митохондриям в качестве субстрата использовали малат. Чему равен коэффициент Р/О? Как изменится скорость окисления? Как изменятся показатели при добавлении амилата натрия? Как изменятся эти параметры при добавлении сукцината?

Малат ок-ие↑, Р/О=3

амилат натрия ок-ия нет, Р/О=0

сукцинат ок-ие↑, Р/О=1

3.2 У пациентов с гипертериозом наблюдаются субфебрильная температура тела, повышенная влажность кожи, снижение массы тела. Объясните симптомы

↑гормонов щитовидки, они разобщители, поэтому АТФ↓, процесс окисления усиливается, энергия тратится на тепло, температура↑,в этом же процессе вырабатывается вода, которая выделяется в виде пота, масса↓ из-за окисление липидов, жиров, углеводов.

3.3 К митохондриям добавили а-глутарат , амитал натрия, АДФ, цианид. Как изменится поглощение О2 при каждом из веществ.

Глутарат ок-ие↑

Амилат натрия ок-ие↓

АДФ ок-ие↑

цианид ок-ие↓

3.4 К митохондриям добавили цитрат, чему равен Р/О? Как изменится скорость окисления? Добавили амилат натрия, чему равен Р/О? Как изменится скорость окисления? Добавили аскорбиновую кислоту, чему равен Р/О? Как изменится скорость окисления?

Цитрат ок-ие↑, Р/О=3

амилат натрия ок-ия нет, Р/О=0

аскорбиновая кислота ок-ие↑, Р/О=1

3.5 К митохондриям добавляли цитрат, ЖК, АДФ, как изменится поглощение кислорода?

Цитрат ок-ие↑

ЖК ок-ие↑

АДФ ок-ие↑

4.1 Возможно ли длительное выполнение физической нагрузки в условиях низких температур?

Нет, т. к. при низких температурах энергия тратится на тепло, из-за разобщителей АТФ↓

4.2 Возможно ли востановление активности дыхательной цепи при ингибировании 1 и 2 комплексов? Если да, то какими препаратами?

Да, используют аскорбиновую кислоту [если заблокированы 1 и 2], сукцинат [если блокируется первый]

4.3 В условиях низких температур усиливается синтез и секреция гормонов щитовидки, норадреналина. Почему?

Потому что они являются разобщителями, которые активируются при холоде.

4.4 При выполнении физ. работы на морозе можно быстрее согреться, почему?

При ↓температурах активируются разобщители, выделяется много тепла, поэтому согреться легче.

4.5 У больных на фоне наркоза может снижаться температура тела, почему? Как этого избежать?

Наркоз — ингибитор, АТФ↓. Для предотвращения используют сукцинат, аскорбиновую кислоту и их аналоги.