Тимин биохимия

Общпутиологичеокисленияского

90

III КОМ ПЛЕКС . КО Q-ЦИТОХРОМС

– ОКСИДОРЕДУКТАЗА

III комплекс – комплекс цитохромов b-c1,кромецитохромовнемжелезоеются2

-

серныхбелка.

Функция

с.

1Принимает. электро

ныоткоэнзQипередаетинамацитохром

2Переносит.

2иона

Н+ наружнуюповерхностьвнутреннмитохонде.мбйриальнойаны

IV КОМ ПЛЕКС , ЦИТОХРОМС

– КИСЛОРОД -ОКСИДОРЕДУКТАЗА

IV комплекс – цитохромы аа3 или цитохромоксидаза, содержит 2ионамеди.

Функция

с ипередаетихнакисобразованиемлорводы.

1Принимает. электротцитохроманы

2Переносит.

4иона

Н+ наружнуюповерхностьвнутреннмитохонде.мбйриальнойаны

V КОМ ПЛЕКС

V комплекс – этофермент

АТФ-синтаза,состоящийиз

множества белковыхцепей,

подразделенныхна

двебольшиегруппы:Однагруппаформирует

субъединицуоF

(произн о-

ситсясозвуком"ане, ноль""т.

олигомицин-чувствительная)

– еефункцияканалообр

а-

зующая,понейвыкачанныенаружупротоныводородастремляютсямат.Д иксугая

группаобразует

субъединицуF

1 – еефункцкаталитическая, менноона,используяэне

р-

гиюпротонов,синтезируетАТФ.

о прохождение приблизительно 3-х ионов Н+,

Длясинтезамолекулы1 АТФнеобходим

ещеодинпротонтребуетсядляперч мембрануносарезнеорганфосфата,АТФического

H+.

АДФ.Такимобразом,дляполученияАТФизАДФвцеломтребуетсяиона4

Р А БКОТМДАПЫЛХЕ К С О В

А Т ЕЦЛЕЬПНИО Й

Наоснованвышепоиизложстрохемаенаного

окислительногофосфорилиров

а-

ния:

строгоопредепоследователнной

ь-

1Ферменрасположены. дыхацепительнойв

ности: каждыйпослбеобладаетдующийлокбольшимсродствомкэлект,чемп едонам

ы-

дущийон(боэлеек

троположит,.е.обладаболеположеоктленислительнотельным

-

восстановитпотенциалом)Этообеспечи. одль онаправленноеымд ижениеаетэлектр

о-

нов.

Способностьокислительно

-восстановительнойпарыобратимоотдаваэлек рон

выражаютокислительно

-восстановительнымпотенциаломЕ

0'.Вбиохимиипр

и-

нятопользоватьсяпонятием

восстановительныйпотенциал

.Чем ботрицлее

а-

тельной величинойвыражаетсявосстановительныйпотенциалсистемы,

выше

ее способность отдавать элект.Присравнениионывосстановительногопотенц

и-

алапНАДНры

/ НАД = -0,32 ВипарыН

2О / 1/2О2 = +0,82 Ввидно,чтоэлектр

о-

ныбудутпереходитькво.Вдействительностимеждуназвадо нымиором

акцепторомэлектронимеетсямногопр межуточныхвсое

динений.

2Все.атомыводорода,отщепленныедегидрогсубстваэнруслобныхатовзами

НАДН или ФАДН2.

о-

виях, достигаютвнутреннеймембраныитохондрийсоставе

3Здесь.

атомыводородаот(НАДНиФАДН

2) передаютсвои

электроны вдыхател

ь-

нуюферментативну юцепь,покоторойэлектроныдвижутся

(50-200 шт/ сек) ксвоемуконе

ч-

номуакцептору

– кислороду.Врезультатеобразу тся

вода.

4Поступающие. вдыхательнуюцепь

электрбогатысв эбоднойыергией

.Пом

е-

ре их продвиженияпоцепионтеряютэнерг.Этаэнергияспользуетсяю

I, III, IV комплек-

самидыхатефермепльяремещенияыхтов

ионов водорода черезмембрану

вмежме

м-

бранноепространство.

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

91

Какизвестфизики,энергиейназываоспособностьсовершатьтсяла

работу.

Приперемещеэлектричесзаряданэлектрииергияубываетогоичастичнонов

превтеплотуращается.

Другаячастьэнергиизатрачинавыкачиванодородааетсяизматриекса

межмембтранствооепроисоздгр .диента

5. Перенос ионов водорода черезмембранув(

ыкачивание) происходитнеслучайно,в

строгоопределенныхучасткахмембр.Этиназсткинываются

участкисопряжения

(или,несовсемточно,пунктыфосфорилирования).

Онипредставлены

I, III, IV комплексами

дыхательферме. ныхтов

Врезультатеработыэтихкомплексовформируградиенттся

ионов

водородамеждувнутренннаружнойи поввнутреннейрхностямимитохондриальной

мембраны.Такой

градиентобладает

потеэнергиейциальной.

Градиентполучилназвание

электрохимический или протонный градиент (Δµ, "дел ь-

тамю")Онимесоставляющие. две

– электрическую(

ΔΨ,дельта"пси")концентрацио

н-

ную ( рН):

Δµ = ΔΨ+ рН

6Прото. теряютсвоюэны,прчерезгиюоходя

АТФ-синтазу. Частьэтойэнергии

тратитсяна

синтезАТФ

.

Такжекакв

случаеэлектр,энергияонводородаамиовпрото( градиента) ного

расхпо.Двигапдупосеэлектрохимическомуусясьградиенту,ионыводородавыделяют

синтезАТФ

энерг,частькоториспю наользуетсяй

.

Р Е Г У Л Я Ц И Я О К И СФЛОИСТФЕ ЛОЬ Н О Г О

Р И Л И Р О В А Н И Я

Работадыхфетельрмеегулируетсянпомощьюыхтовэффекта,кот рыйлучил

названиедыхательныйконтроль.

Дыхательныйконтроль

– этопрямоевлияние

электрохимическогоградиента

на

скоростьдвиженияэлектроновподыхательнойцепи

(величидыхания) у

. Всвоюочередь,

Общпутиологичеокисленияского

92

величинаградиента

напрямую завиотсоотношенияитАТФАДФ,количественнаясумма

которыхвклеткепостоянна(

[АТФ] + [АДФ] = const).

Возрастание протонногоградиента

возникаетприисчерпаниизапасовАДФнако

+ непроникаютвма

п-

ленииАТФ,т..когдаАТФ

-синтазалишенасвоегосубстратаионыН

т-

риксмитохондрии.

Приэтом

нгибирующеевлияние

градиента усиливается ипродвижение

электроновпоцепизамедляется.

Ферментныекомплексыостаютввосстановленномя

о-

стоянии.

Следствиемявляетсяум

еньшениеокисленияНАДНФАДН

2 на I и II комплексах и

замедлениекатаболизмавклетке

.

Снижение протонногоградиента

возникает, нап, ример риинтенсивнойработем

ы-

шечной илиинойклетки,когда

количествоАТФ

ней начинает уменьшаться.Вэтомслучае

АТФ-синачинаеттазараб, оНтатьны

+ чернеез

устремляютсявматрикс

, ивеличина

электрохимичградиентаснижа тсяского

.В результате повышается выкачиваниеионовН

+

ферментамидыхательнойцепи

вмежмембпространстное

во. Ферментные комплексы I и

II усилокислениевают

НАДНиФАДН

2 (какисточников

электронов) и снимаетсяингиб

и-

рующеевлиянНАДНнацлимоннойклекислоты

пируватдегидрогеназныйкомплекс

–

активируютсяреакци

икатаболуглеводовижировзма

.

Такимобразом,

количествоАТФ

остнается

постоянном уровне.

Р А З О Б Щ И Т Е Л И

Разобщители – этовещества,которые

снижают величинуэлектрохимическогоград

и-

ен,чпритаокувелодскоростидвижениячениюэлектроновпофермендыхательнойам

цепи.ВрезультатеэтогоуменьшаетсясинтезАТФво карастает

таболизм.

Таккакэлектрохградсостоитдвухмическийзкомпонентовэлектрического(

химического),тосуществуютдвапринципиалспособаегоуменьныхшить

– нивелировать

разностьарядовилиразностьконцеиоводородантрацииов.

протонофоры"

Кразобщителямв

первуюочередьотносят"

–

вещества, перенионыв .сящиедорПриэтумомдаобаньшаются

компонентаэлектрохимическогоградиента

(pH изаряд)

.Классическим

протонофоромявляется

динитрофенол,жирорастворимоесоединение,

присоединяющиеионыводо

роданавнешнейповерхностивнутренней

митохондмемботдрихнавнутреннейныающиельнойповерхн

о-

сти.Протоодновременнофоры

снижают электрическуюхимич

е-

скуюсоставляющую

протонного градиента,энергиякоторогора

ссеи-

ваевидетсяепла.

Физиологическим протонофоромявляетсябелок"

термогенин",визобилиииме

ю-

щийсявклеткахбуройжировойтканидо(15%отвсбемитохондрийлков)Существенным.

митохондрий,кот о-

отличбуройжитканиемотбелойвойявляетсябольшоеколичество

Общпутиологичеокисленияского

94

o

действующиена

IV комплекс,например,

сероводород (H2S), угарныйгаз

(СО), циа-

ниды (-CN).

К О ЭРФ/ОФ И Ц И Е Н Т

Энергетическуюценностьвыгодность

окислениявеществаможноподсчитать.

Коли-

чествозапасенной

энепокригитогосленииинлиогоединенияхарактеризует

количе-

ствоАТФ

, аэффективност

ь использования энергиивещзахватаства

– коэффициент

P/O.

неорганическогофосфата

КоэффициентР/О

– этоотношениеколичества

,включенн о-

говмолекулуАТФ

АТФ-синтазой кколичестатомову

кислорода,включенногомолек

у-

луН

2О,припереносе

однойпарыэлектронов

подыхательнойцепи.

кисления веществ.

Внастоящеевремяимеется

дветочкизрения

наэффективность

Попервойверсии,

в реакциях сучастием НАД-зависимыхдегидрогеназсоотношение

P/O

соответствует 3,0,п оболее

современнымданным

этот коэффициентдляНАДНравен

2,5.

Анадлогичноя

ФАД-зависимыхдегидрогеназкоэффициентP/O

либо принимается 2,0,либо

посовременнымданным

равен 1,5.

ДлярасчетаР/Оприокислениикакой

-либомолнеобходимокулызнать:

o

восстаноэквимо( валенкулнтый

а НАДН или ФАДН2)передаетвцепьперен

о-

саэлектроновпо

2электрона .

o

длявосстановления

кислорода в воду необходимапараэлектронов1

,

o

припрохождпарыэлектч ниирезонов

всю дыхацепьт..(ельную

через I, III, IV

комплексы)выкачиваетсястолько

ионовН

+,скольконеобходимодлясинтеза

2,5 молей

АТФ.

только через III и IV комплексыдыхательных

o

припрохождениипарыэлектронов

+

ферментов ионовН

выкачиваетдлястолько,скольконе бходимоинтеза

1,5 молей

АТФ.

Далее прасчиэнергтахценноокислениятичвеществтиской

будет использоваться

величина P/O дляНАДНравн

ая 2,5,дляФАДН

2 равная 1,5.

Г И П О ЭСН Е Р Г Е Т И Ч Е С К И Е О С Т О Я Н И Я

Причинамиг

ипоэнергетическихсостм яний

жет бытьследующ

ее:

o

гиповитаминозы экзогенныеи/илиэндогенные

– снижаетскороэффектисять

в-

ностькислительреакций.Возникаетобычнопринеыхватке

витаминов группыВ

–

o

В1,В 2,никотиновойки

слоты,В

6,пантотеновой кислоты иаскорбиновойкислоты.

дефицит белка впище

– снижасинтвсехфтсярментовзи

ферментов катаболизма,

вчастности.

o

снижение потребления углеводов и липидов какосновныхисточниковэнергии.

o

дефицит кислорода – отсутствиеакцепторадляэлектронов

вызываетпереполнение" "

дыхательферме,повышениеэлектрохимическогоыхтовградиента,накоплениеНАДН

o

иФАДН 2 вклеткеипре атаболращен. иезма

меди –

дефицит железа – компонента цитохро,миоглобинагемоглобина, в

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

95

1Внутримышечные. инъекции

раствора АТФ используют примышечндистройфии

и

атрофии,спазмепериферическихсосудовбол( Р,облитерирующийзньотромбоанг

иит),

длястимулирродеятельностиовой. вания

2. Фосфаден –

лекарственноеназваниеАМФ.

Особенностьюпрепараявляеего ася

сосудорасширяющийэффектспособносулучшатьпериферическое

кровообращение.

Фосфаденприменяютсвинцотра, стройвперемежающейсяомлениипорфирии,

сосу-

дистыхнарушениях

шемической болезни сердца,болпе.зняхчени

3. Рибоксин или Инозин являетсянепосредственнымшественникомАТФ

.Инозин

споспробен

никатьвклеткиповышатьихэнергетическийбаланс.Имеютсяданныеосп

о-

собностипрепаратаповыш

аактивностьферментов

ЦТК,стимулироватьсинтезнуклеот

и-

Вовсехклеткоргпостояннозмаахидутпроцессы

анаболизма икатаболизма .Также

какилюбыедругиемол,б молекулылковыеорганизменепрерывнораспадаются

самообновлениябелков

синт,.е.идетзируютпроцесся

.Вздоровомганизмемужчины

массой70кгвеличинаскоростира оответствуетпадаскорости

синтезаравна500гбелка

всутки.

азотистыйбаланс

Ескоростьлисинтезабелковравнаскоихраспадаости,наступает

,

или, подруг,этсостоян,мукогдаколвыводимчествоазотаравнк личествуполго

у-

чаемого(

Vпоступ = Vвывод).

Есинтезлибелков

превышаетскоихраспадаость,токоличествовыводимогоазота

сниразностьжаетсямеждупоступающазотомивыводимым(

Vпоступ – Vвывод) становит-

сяположительной.Вэтомслучаеговорят

положительном азотистомбалансе.Полож

и-

тельныйазотистыйбаланснаб

людаетсяуздоровыхдетей,

принормальнойбеременности,

выздоравливбольных,спортсмприафбющихор,те..новтмыехслучаях,когдаус

и-

ливаесинструктурныхсяезифункциональныхбелковклетках.

отрицательный азотистыйб

Привозрастдоливыводимогоазотанаблюдаетсяии

а-

ланс.Отрицательныйбалансотмечаетсяубольныхголодающих.

менее42г

пол-

Всемирнаяорганизацияздравоохрекомеп ианимаениядуеть

ноценного белка всутки

– это физиологическийминимум

.Тольковэтомслучаеворг

а-

низменаст

упаетазобалансистый.

Вреальностинормыпотрб устлкаблеан,исходяавливаютсяияизпредставленийо

белковомсоставепищпросоотнош,выхдуктполвинеоценполниибеноценных

л-

коврационе.

В Россиинормы

суточного поступления пищевого белка для взрослых уста-

новленынауровне

100-120г ,длядетейгода1жизни

– 2-3 гнакгвеса

тела,устарших

де-

тей – около 1,5-2г/кгвеса

. Животнбелковдолжноыменеетьх60%общеготколич

е-

ства.

Основнойтрудностьюп асчетеинормативовпотрбеявлковбразнооенияяется

б-

разиеихаминсоставакислотнеодинаковпотребностьоргразныханизмаминя

о-

кислотах.

Всвязиэт м

введеныкритериикачб:ствалка

o

соотношение заменимыхнез инокислотимых

– вбелкедолжнобытьнем

е-

нее32%незамеинокислот, имых

o

близость аминсоставакислотногобелк

аминокислотномусоставуусредненного

белка телачеловека,

o

легкость перевариванияЖКТ

.

Строениенекоторыхбелковсн

ижаетилидажесключаетихусвоеннапример: ,

плохоперевариваетсяколлаген,кератбелок( волосшерстин)вообщенегидр

о-

лизуетсявЖКТ,таккаксодержиточедисульфидныхмного(

S-S)связей,для

расщеплениякоторыхуживонетферментов.ных

Существуетпоняоптиповсеммальногопараметрам

идеальногобелка

, кнему

наиболееблизокбелоккуриногояйца.

Растительныебелкисчитаюнеполноценными, акся

каквихсоставемалонезамеинокислот, имых

итакже долятехилииныхаминокислотв

растительномбел

керезкоотличается

таковой животногобелка .

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

97

Такмикнеобходимыокислотывопределеннсоо,твозникаетшениим

я-

тие"

лимитаминокислотырующей

",т.е.поступающейвминимальномнедостаточном

количестве.

Отсутствие этойаминокпрепятствуетиспользоваслвключе(ты нию

о-

ставбелка)других

аминокислот,котможетбытьрыхдостаточно.

Принедостбелкавпищезадерживаетсяткерост

удетей ,отстает физическое

ум-

ственноеразвитие,изменяесоставкосткани, нойся

нижается актиммуннойвность

и-

стемыи

сопротивкзаболяемостьеваниям

,тормозится

деятельность эндокринныхжелез.

Выраженным арушениемпотрб явлковбенияяется

квашиоркор – нехваткабелков,

особенножи,впищеотных.Врезультвозникаетдисбалансте

минокислотногосостава

пинедостатокщинезаминокислот.Заболеваниеимыхнаиболеарактернодляслаб

о-

развитых странАзииАфрики

иегоначалосовпадаетотнятиемребенкагрудиматери

(1,5-3годика), онлишаетсягдаполноценнбелкапереходго

итнаскудноерастительное

питаниевзрос.Убонаблюдаетьныхистоще,остароста,отечностьовкаяие, немия,

нарушинтипамятиеллекние,умсотсталвенная,гипопротеинемиястьаминоацидурия.

В НОЕ БШАМИНЕ НЙН О К

И СИБЛЕОЛТК О В

Переварибелкование

начинаетсявжелудке,продвенолжадцатиперстнойется

киштонкомишечнике.Распадбелковаминпроисходитьжеткислтакжевто

л-

стомкишечнвлияниемпод ик. рофлоры

экзопепти-

Протеолитическиеферментыподразделяютособенностиихдействияна

дазы,отщепляющиеконцевыеаминокислоты,

эндопептидазы,действнавнутреющие

н-

ниепептидныесвязи.

Ж Е Л У Д О К

Вжелудкепищаподвоздейергаетсяжелудочного,твиюка чающего

соляную

кислоту иферменты.Кферментамжелуотносятсядвегруппыкапротеа

зсразнымоптим

у-

момрН,котоупрназываютыеощенно

реннин.

пепсин и гастриксин.Угрудныхдетейосновным

ферментомявляется

РЕ Г УЖЛЕЛУДОЧНОГОЯ Ц И Я

ПИЩ ЕВАРЕНИЯ

Осуществляется нервными (безусловныеи рефлексы)и

гуморальными ме-

ханизмами.

гастрин и гистамин.

Кгумораль нымрегуляторамжелудочнойсекрецииотносятся

Гастрин выделяетсяспецифичными

G-клетками:

o

вответнараздражение

механорецепторов,

o

вответнараздражениехеморецпродукты( первичногоптогидбелковро) лиза

,

o

подвлиянием

n.vagus.

Гастрин стимулирует главные,обкладочнидобавочнкле,чтоыкисекрзывает

е-

циюжелудочногосока

,вбольшеймересолянойкислоты.Такжегастринобеспечивает

сек-

рециюгистамина.

Гистамин, образующийсяв

энтерохромаффиноподобныхклетках(

ECL-клетки,

при-

надлефунджелезам)т ьным

слизистойоболочкижелудка,

взаимодействует с

Н2-рецептораминаобкладочныхклеткахжелудка,увеличиваетх

синтезвыделение

о-

лянойкислоты.

Закисжелсодержимогоудочногоениеподавляетактивность

G-клетокипомеханизму

обратнойотрицательнойсвязиснижасекрецию

гастрина желудочногосока.

Обамениибелковокислот

98

Солянаякислота

Однимизкомпонентовжелудочногосокаявляется

соляная кислота. Вобразовании

солянойкислотыпринимаютучастие

+ ипереносящиеионы

париетальные (обкладочные) клетки желудка,обр

а-

зующиеионыН

Сl– изкровиполостьжелудка.

Фунсолянойкции

слоты

o

денатурация белковпищи

,

o

высвобжелезаизкомпждениесбелпереексакамиеговдводухвалентнуюфо

р-

му,чт онеобхдляегвсасыванияодимо.

Аналогично высвобождаютсяидругиемета

л-

лы,

o

высвобождениеразличорганичмолекулых,прочносвязазнныхскихбелковойч

а-

стьюгем(,коферменты

- тиаминдифосфат,ФАД,ФМН,кобаламин,био),чп зв

о-

ляет им впоследствиивсасываться,

o

бактерицидноедействие,

o

превращение неактивногопепсиногена

вактивныйпепсин

,

o

снирНжелудочногониесодержимого1,5

-2,5 и созданиеоптимумарНдляраб

о-

тыпепсина,

o

послепереходав12

-перстнуюкишку

– стимулясекрецияи

кишечныхгормонов,

следовательно,панкреатического

сокаижелчи

.

Совокупностьвсехжщелудочнствсока,способныхбытьгонорамипрот

о-

нов,составляют

общуюкислотность

.Солянуюки,связаннуюлотусбелками

продуктамиихпереваривания,называют

связанной солянойкислотой,анаход

я-

щуювнесвязанно

мвиде

- свободной солянойкислотой.

Пепсин

Пепсин – эндопептидаза,тоестьрасщепляет

внутренние пептидныесвязимолекулах

белковипептидов

.

главных клетках желуввинеактивногодкапрофермента

пепсино-

Синтезируетсяв

гена,вкоторомактивныйцентр

"прикрыт"

N-концевымфрагментом

. Приналичии

соляной

кислоты конформацияпепсиногенаизментакимобразом,чтораскрывается" "активный

центрфермента,которыйотщепляет

остаточныйпептид

(N-концевойфрагмент

),блокир у-

ющийрабофермента,..происходу

ит аутокатализ. Врезультатеобразуактивныйтся

пепсин,активирующдругиемолп псиногенакулый

.

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

99

Гастриксин

Гастриксинпосвоимфункциям

близокпепсину,еголичествожелудочномсоке

составляет20

-50%отколичествапепсин.

Синтезируетсяглавнымиклеткамижелудка

и-

депроферментаиактивируетсясолянойкислотой.

ОптимумрН

гастриксина соответствует

3,2-3,5 и значениеэтотфермприеетитнтмолочноании

-растпищей,слабтельной

ее

стимулирующейвыдесокислотыяниеой

одновременнонейтрализующейеепросвете

желудка.Гастриксин

является

эндопептидазой игидролизует

связи, образованные

кар-

боксильнымигруппами

дикарбоновых аминокислот.