ответы на экз билеты беха / билет 24

Билет 24

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

Впервые механизм окислительного фосфорилирования был предложен Митчеллом. Перенос электронов, происходящий на внутр. митохондриальной мембране, вызывает выкачивание ионов Н⁺ из матрикса митохондрий в межмембранное пространство. Это создает градиент концентрации ионов Н⁺ между цитозолем и замкнутым внутримитохондриальным пространством. Ионы водорода в норме способны возвращаться в матрикс митохондрий только одним способом – через специальный фермент, образующий АТФ – АТФ-синтазу.

Т. Митчелла исходит из того, что переносчики перешнуровывают мембрану, чередуясь т.о., что в одну сторону возможен перенос и электронов, и протонов, а в обратную — только электронов. В результате ионы Н⁺ накапливаются на одной стороне мембраны.

Между двумя сторонами внутренней митохондриальной мембраны в рез-те направленного движения протонов против концентрационного градиента возникает электрохимический потенциа Энергия, запасенная таким образом, используется для синтеза АТФ как результат разрядки мембраны при обратном (по концентрационному градиенту) транспорте протонов через АТФазу, которая работает в этом случае как АТФ-синтетаза.

МЕХАНИЗМ СОПРЯЖЕНИЯ ОКИСЛЕНИЯ С ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ

Ферменты ЦПЭ фиксир в митохонд. мембра­не т.о., что их действие векторно, перенос ионов водорода с внутр. стороны мембраны (со сто­роны матрикса) на наружную (в межмебранное простраство).В дыхательной цепи есть 3 пункта, связанные с перекачкой протонов: ком­плексы I, III и IV.Кофермент Q при участии НАДН-дегидрогеназы (комплекс I) присоед. электроны (а также протоны) от компонентов дых.цепи с матриксной стороны мембраны, а освобождаются электроны и протоны на противоположной стороне мембраны, причем электроны акцептируются очередным компонентом дых.цепи, а протоны уходят в межмембранное пространство. Такой ме­ханизм называют Q-циклом. Сходным образом действует и цитохром-с-редуктаза (комплекс III). В области цитохромоксидазы (комплекс IV) в перекачке протонов, возможно, участвуют ионы Сu²⁺.

Перенос двух электронов через каждый комплекс обеспечивает перекачку четырех протонов. Т.о., ЦПЭ работает как про­тонный насос, перекачивая ионы водорода из матрикса на наружную сторону мембраны.В рез-те по сторонам мембраны возникает разность концентраций про­тонов и одновременно разность электрических потенциалов со знаком «плюс» на наружной поверхности. Иначе говоря, энергия разности окислительно-восстано­вительных потенциалов веществ, трансформируется в энергию протонного элек­трохимического потенциала.Электрохимический потенциал понуждает протоны двигаться в обратном на­правлении — с наружной поверхности внутрь. Однако мембрана непроницаема для них, за исключением участков, где располагается фермент Н⁺АТФ-синтетаза, катализирующий такую реакцию:АДФ + Н₃Р0₄ -> АТФ + Н₂0

Образующаяся АТФ при участии АДФ-АТФ-транслоказы транспортируется из матрикса на наружную сторону мембраны и попадает в цитозоль. Одновременно та же транслоказа переносит АДФ в обратном направлении, из цитозоля в мат­рикс митохондрии.

КОЭФФИЦИЕНТ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ

В расчете на каждый атом поглощенного кислорода (или на каждую пару перено­симых электронов) митохондрии образуют максимум три молекулы АТФ (т. е. свя­зывают три молекулы Н₃Р0₄ с АДФ). Отношение количества связанной Н₃Р0₄к количеству поглощенного кислорода (О) называют коэффициентом фосфорилирования и обозначают Р/О; следовательно, коэффициент Р/О < 3. ФАД-зависимые дегидрогеназы мембраны митохондрий не являются протонными насосами в этом случае в цепи переноса электронов действуют только два пункта перекачки протонов — комплексы III и IV, и коэффициент Р/О не может быть больше двух.

Эти величины отражают теоретический максимум синтеза АТФ. Фактически часть энергии электрохимического потенциала используется не для синтеза АТФ, а для переноса веществ через митохондриальную мембрану при участии транслоказ по механизмам симпорта и антипорта.Человек за сутки потребляет из воздуха около 600 л (~ 27 моль) кислорода. Подавляющая часть кислорода (примерно 90 %) восстанавливается до воды при участии дыхательной цепи. Если считать, что в митохондриях восстанавливается 25 моль 0₂ (т. е. 50 моль атомарного кислорода), а коэффициент Р/О = 2,5, то в митохондриях организма синтезируется 50 • 2,5 = 125 моль АТФ, т. е. около 60 кг АТФ в сутки. Конечно, такое же количество АТФ и распадается за сутки: эта ве­личина характеризует не общую массу АТФ в организме, а скорость кругооборо­та АТФ-АДФ. Общее содержание АТФ в организме невелико, порядка 50 г. Каж­дая молекула АТФ расщепляется и вновь регенерируется 2500 раз в сутки, так что средняя продолжительность ее жизни меньше 1 мин.

Дыхательный контроль – это регуляция скорости переноса электронов по дыхательной цепи отношением АТФ/АДФ. Чем меньше это отношение, тем интенсивнее идет дыхание и активнее синтезируется АТФ. Если АТФ не используется, и его концентрация в клетке возрастает, то прекращается поток электронов к кислороду. Накопление АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение кислорода. Механизм дыхательного контроля характеризуется высокой точностью и имеет важное значение, так как в результате его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Запасов АТФ в клетке не существует. Относительные концентрации АТФ/АДФ в тканях изменяются в узких пределах, в то время как потребление энергии клеткой может изменяться в десятки раз.

2. Биосинтез ЖК происходит в эндоплазматической сети клеток. Заменимые ЖК (все предельные и непредельные, имеющих одну двойную связь) синтезируются в клетках из АЦЁТИЛ-КоА.

Условиями для биосинтеза ЖК являются: 1.Наличие АЦЕТИЛ-КоА, АТФ, СО2, Н2О, НАДФ*Н2, 2.Наличие специальных белков-переносчиков (HS -АПБ). 3.Наличие ферментов синтеза.

Процесс биосинтеза циклический. Каждый цикл включает в себя 6 этапов:

1 этап- образование 3-углеродного соединения - МАЛОНИЛ-КОА; 2 этап- перенос МАЛОНИЛА и АЦЕТИЛА на специальные белки ( HS-АПБ); 3. этап- конденсация МАЛОНИЛА-АПБ и АЦЕТИЛА-АПБ с участием СИНТАЗЫ; 4. этап- восстановление бета -КЕТОАЦИЛ-АПБ; 5.этап- дегидратация бета-ГИДРОКСИАЦИЛ-АПБ; 6.этап- восстановление ЕНОИЛАЦИЛ-АПБ.

Т.о. завершается 1 цикл синтеза ВЖК образованием масляной кислоты (БУТИРИЛ-АПБ). В дальнейшем последовательно и циклично к ней будут присоединяться молекулы МАЛОНИЛ-КоА.

В клетке существует 2 основных источника НАДФН2 для синтеза жирных кислот:

• ГМФ-путь распада углеводов;

• В реакции окисления малата.

Эта реакция протекает в цитоплазме и катализируется ферментом малатдегидрогеназой декарбоксилирующей, тривиальное название которого - яблочный фермент.

Условия для протекания синтеза высших жирных кислот.

• Поступление углеводов, при окислении которых образуются необходимые субстраты и НАДФН2.

• Высокий энергетический заряд клетки - высокое содержание АТФ, которое обеспечивает выход цитрата из митохондрий в цитоплазму

3. фенол и его производные (крезол, резорцин) относят к известным антисептикам ароматического ряда. Обладая высокой гидрофобностью, они вызывают денатурацию белков микроорганизмов. Взаимодействуя с гидрофобными участками белковой цепи, фенол способствует разрушению третичной структуры белка и потере им нативных свойств.