37. Регуляция энергетического обмена.

Основные принципы регуляции энергетического обмена:

1. Гормональная регуляция: гормоны играют важную роль в контроле энергетического обмена. Некоторые гормоны, такие как инсулин и глюкагон, регулируют уровень глюкозы в крови и участвуют в обмене углеводов. Другие гормоны, такие как лептин и грелин, контролируют аппетит и чувство сытости, влияя на потребление пищи и энергетический баланс.

2. Нервная регуляция: нервная система также играет важную роль в регуляции энергетического обмена. Гипоталамус, часть головного мозга, контролирует аппетит и чувство сытости, а также регулирует выделение гормонов, связанных с обменом веществ. Нервные импульсы могут также влиять на активность мышц и уровень физической активности, что влияет на расход энергии.

3. Метаболические пути: метаболические пути – это серия химических реакций, которые превращают пищу и другие вещества в энергию. Регуляция этих путей позволяет организму эффективно использовать энергию и поддерживать необходимый уровень энергетического обмена.

38. Другие пути использования кислорода.

В настоящее время выделено 4 основные пути использования кислорода в организме:

1. Оксидазный путь - окислительное фосфорилирование. Является основным источником АТФ в аэробных тканях. Потребляет 90% кислорода.

2. Монооксигеназный путь. Обеспечивает включение 1 атома кислорода в молекулу субстрата. Используется для синтеза новых веществ (стероидные гормоны), обезвреживания ксенобиотиков и токсических продуктов обмена в митохондриях и ЭПР.

3. Диоксигеназный путь. Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата. Используется для деградации АК и синтеза новых веществ.

4. Пероксидазный и радикальный пути. Кислород участвует в образовании перекисей и активных радикалов, которые необходимы в пероксисомах для внутриклеточного пищеварения, разрушения макрофагами бактерий, вирусов, регуляции метаболизма и т.д. Перекиси и активные кислородные радикалы оказывают также повреждающее воздействие на структуры клеток и тканей, активируя ПОЛ. Разрушение перекисей и инактивация свободных радикалов осуществляется с помощью ферментативной и неферментативной антиокидантной системы.

39. Пути использования кислорода в реакциях биологического окисления.

Процессы окисления протекают в организме и вне организма. Эти процессы имеют сходства и различия.

Сходство между окислением в организме и вне организма:

1. В результате окисления образуются одинаковые конечные продукты СО₂ и Н₂О.

2. Выделяется одинаковое количество энергии.

Различия между окислением в организме и вне организма:

1. Вне организма энергия выделяется за счет окисления атомов углерода, а в организме за счет окисления атомов водорода.

2. Вне организма кислород соединяется с окисляемым субстратом. В организме кислород не соединяется с субстратом.

3. Вне организма энергия выделяется одномоментно и не аккумулируется, т.е. не запасается. В организме энергия выделяется порциями, «каскадно» и аккумулируется (запасается). «Каскадное» выделение энергии предохраняет клетку от перегрева.

4. Основной реакцией окисления в организме является реакция дегидрирования, т.е. отщепление водорода (протонов). Вспомогательными реакциями являются реакции дегидратации и декарбоксилирования.

5. Процесс окисления в организме многоступенчатый, ферментативный процесс.

Процесс окисления субстратов в биологических объектах называется биологическим окислением.

Виды биологического окисления.

1. Тканевое дыхание

2. Субстратное окисление

Тканевое дыхание – многоступенчатый ферментативный процесс, в котором конечным акцептором электронов является кислород.

В процессе тканевого дыхания участвую ферменты – оксидоредуктазы, образующие дыхательную цепь.

Субстратное окисление – это процесс окисления, при котором конечным акцептором электронов является субстрат, а не кислород.

Субстратное окисление – это аварийный источник получения энергии при недостатке кислорода.

В основе получения энергии лежит процесс биологического окисления. Этот процесс изучен очень подробно, но до сих пор ученые им занимаются и делают новые открытия. Биологическое окисление — это совокупность окислительно-восстановительных превращений веществ в живых организмах.

Пути биологического окисления и участники процесса:

Гликолиз — это бескислородное расщепление моносахаридов, которое предшествует процессу клеточного дыхания и сопровождается выделением энергии. Эта стадия является начальной для каждого гетеротрофного организма. После гликолиза у анаэробов начинается процесс брожения.

Окисление пирувата — процесс включает в себя превращение пировиноградной кислоты, полученной в процессе гликолиза, в ацетил-коэнзим. Реакция происходит с помощью ферментного комплекса пируватдегидрогеназы. Местом локализации являются кристы митохондрий.

Расщепление бета-жирных кислот — эта реакция осуществляется параллельно с окислением пирувата в кристах митохондрий. Цель — превратить все жирные кислоты в ацетиловые коферменты и доставить их в цикл трикарбоновых кислот.

Цикл Кребса — сначала ацетил-кофермент превращается в лимонную кислоту, затем подвергается последующим превращениям: дегидратации, декарбоксилированию и регенерации. Все процессы повторяются несколько раз.

Окислительное фосфорилирование является заключительным этапом превращения соединений в организмах эукариот. Аденозиндифосфат превращается в аденозинтрифосфорную кислоту. Необходимая для этого энергия поступает в процессе окисления молекул фермента дегидрогеназы и кофермента дегидрогеназы, образовавшихся на предыдущих этапах. Затем энергия содержится в высокоэнергетических связях аденозинтрифосфорной кислоты.

Окисление веществ осуществляется следующими способами:

• водород отщепляется от окисляемого субстрата (процесс дегидратации);

• субстрат отдает электрон;

• кислород присоединяется к субстрату.

В клетках живых организмов встречаются все вышеперечисленные типы реакций окисления, которые катализируются соответствующими ферментами — оксидоредуктазами. Процесс окисления не протекает изолированно, а связан с реакцией восстановления: одновременно происходят реакции сочетания водорода или электрона, т.е. реакции окисления-восстановления. Процесс окисления — это любая химическая реакция, которая сопровождается отдачей электронов с повышением степени окисления — окисленный атом имеет более высокую степень окисления. С окислением вещества может происходить и восстановление — электроны присоединяются к атомам другого вещества.