4. Представление о биологическом окислении. Сопряжение экзергонических и эндергонических процессов в организме (на примере фосфорилирования глюкозы).

Биологическое окисление – это совокупность биохимических реакций ведущих к выделению энергии

В биологических системах термодинамически невыгодные (эндергонические) реакции могут протекать лишь за счёт энергии экзергонических реакций. Такие реакции называют энергетически сопряжёнными. Многие из этих реакций происходят при участии АТФ, играющего роль сопрягающего фактора.

Реакция фосфорилирования глюкозы свободным фосфатом с образованием глюкозо-6-фосфата является эндергонической:

Для протекания такой реакции в сторону образования глюкозо-6-фосфата необходимо её сопряжение с другой реакцией, величина свободной энергии которой больше, чем требуется для фосфорилирования глюкозы.

5. Пути утилизации кислорода. Характеристика высокоэнергетических субстратов, цикл атф-адф, использование атф, как универсального источника энергии.

Пути утилизации кислорода:

Оксидазы катализируют реакции окисления веществ с использованием кислорода, который выступает в роли акцептора электронов и протонов водорода. Побочным продуктом этих реакций является вода или пероксид водорода. Например: НАДФ-оксидаза

Моно- и диоксигеназные пути использования кислорода (гидроксилирование) осуществляется с помощью ансамбля ферментов, который локализован в эндоплазматических мембранах клеток печени и надпочечников, и поэтому оно часто называется микросомальным окислением.

Свободно-радикальный путь использования кислорода – образование активных форм кислорода: синглетный кислород, супероксид ион, пероксид ион, свободный гидроксильный радикал

Использование АТФ как источника энергии возможно только при условии непрерывного синтеза АТФ из АДФ за счёт энергии окисления органических соединений. Цикл АТФ-АДФ - основной механизм обмена энергии в биологических системах, а АТФ - универсальная «энергетическая валюта».

6. Субстратное фосфорилирование: сущность, биологическое значение процесса, примеры.

Субстратное фосфорилирование осуществляется путем непосредственного переноса остатка фосфорной кислоты с макроэргического соединения на АДФ.

Значение:

Субстратное фосфорилирование служит для быстрой регенерации АТФ независимо от доступности акцепторов электронов для дыхательной цепи переноса, то есть в отсутствии кислорода. У человека в эритроцитах полностью отсутствует аэробное дыхание и вся энергия генерируется исключительно за счет субстратного фосфорилирования гликолиза. При недостатке кислорода мыщцы также получают энергию именно по этому пути или за счет креатинфосфата.

Также субстратное фосфорилирование способствует более полному использованию энергии окисляемых веществ. Без него часть энергии просто бы терялась, превращаясь в теплоту.

Примеры:

7. Окислительное фосфорилирование: сущность, биологическое значение процесса.

Окислительное фосфорилирование – это многоэтапный процесс, происходящий во внутренней мембране митохондрий и заключающийся в окислении восстановленных эквивалентов (НАДН и ФАДН₂) ферментами дыхательной цепи и сопровождающийся синтезом АТФ.

В целом работа дыхательной цепи заключается в следующем:

1. Образующиеся в реакциях катаболизма НАДН и ФАДН₂ передают атомы водорода на ферменты дыхательной цепи.

2. Электроны движутся по ферментам дыхательной цепи и теряют энергию.

3. Эта энергия используется на выкачивание протонов Н⁺ из матрикса в межмембранное пространство.

4. В конце дыхательной цепи электроны попадают на кислород и восстанавливают его до воды.

5. Протоны Н⁺ стремятся обратно в матрикс и проходят через АТФ-синтазу.

6. При этом они теряют энергию, которая используется для синтеза АТФ.