27. Окислительное фосфорилирование. Значение и механизм процесса. Расообщение дыхания и фосфорилирования. Свободное окисление. Субстратное фосфорилирование.

Окислительное осфорилирование - синтез АТФ из АДФ и Фн за счёт энергии, выделяющейся при тканевом дыхании.

•Идею о наличии сопряжения высказал в 1931году англичанин Энгельгардт.

•Для образования одной макроэргической связи АТФ, затраты на которую составляют не менее 7,3 ккал, требуется перепад редокс-потенциалов между участками цепи 0,2 В на пару перенесённых электронов.

Места сопряжения — Это пункты фосфорилирования.

В дыхательной цепи есть 3 участка, в которых перенос электрона сопровождается относительно большим изменением стандартной свободной энергии:

•НАДН-ДГ- KoQ,

•цитохром В - цитохром С1,

•цитохромоксидаза,

Уменьшение энергии на каждом из этих участков достаточно для сопряжённого образования АТФ.

Основные положения хемоосмотической концепции

1) Движущей силой фосфорилирования является протонный градиент. Перенос электрона сопровождается выкачиванием ионов водорода из матрикса через внутреннюю мембрану митохондрии. При транспорте каждой пары электронов в межмембранном пространстве может накапливаться до 6 протонов. Свободная энергия потока электронов используется для перекачивания ионов водорода наружу против градиента концентрации. Перенос электронов создаёт электрохимический градиент ионов Н+ (Dm Н+), включающий 2 ионокомпонента: Dm Н = y + DрН.

2) Окислительное фосфорилирование требует целостностивнутренней митохондриальной мембраны. При разрыве мембраны нет окислительного фосфорилирования, хотя перенос электронов продолжается.

3) Внутренняя митохондриальная мембрана непроницаемадля ионов Н, ОН, К, Сl. Если мембрана при повреждениистановится проницаемой, то окислительного осфорилирования не будет. Ионы Н+ из окружающей среды вновь устремляются внутрь в матрикс митохондрий по электрохимическому градиенту через молекулыFoF1-АТФазы. Этот переход ионов водорода сопровождается выделение свободной энергии, за счёт которой и синтезируется АТФ. Между митохондрией и окружающей её средой совершается непрерывный кругооборот ионов водорода, движущей силой которого является перенос электронов.

Различают разобщители

1. естественной природы: •прогестерон, •тироксин, •холод, •жирные кислоты.

2. патологические факторы: •дифтерийный токсин,

3. искусственные: •валиномицин, •грамицидин, •2, 4 –динитрофенол.

Они разобщают перенос электронов и синтез АТФ. При этом свободная энергия, выделенная при переносе электрона, переходит в тепло, а не запасается в виде АТФ. А так же повышают проницаемость внутренней мембраны митохондрий для ионов Н+, К+, Nа+

Ионофоры – жирорастворимые вещества, способные связывать ионы и переносить их чрез мембрану, подавляют окислительное фосфорилирование.

Свободное (нефосфорилирующее) дыхание

•В митохондриях дыхание не всегда сопровождается с фосфорилированием. Такой путь окисления субстратов в дыхательной цепи назван Ленинджером свободным окислением.

•Вся энергия окисляемых веществ превращается при этом в теплоту.

Теплообразующая функция митохондрий была впервые продемонстрирована В.П. Скулачёвым.

Субстратное фосфорилирование – образование АТФ за счёт превращения субстрата, имеющего макроэргическую связь.