ответы на экз билеты беха / билет 23

Билет 23

1. Всего цепь переноса электронов включает в себя около 40 разнообразных белков. Все они организованы в 4 больших мембраносвязанных мульферментных комплекса.

ЦПЭ позволяет запасти энергию, выделяющуюся в ходе окисления НАД∙Н и ФАДН2 молекулярным кислородом (в случае аэробного дыхания) или иными веществами (в случае анаэробного) в форме трансмембранного протонного потенциала за счёт последовательного переноса электрона по цепи, сопряжённого с перекачкой протонов через мембрану.

Протонный потенциал преобразуется АТФ-синтазой в энергию химических связей АТФ. Сопряжённая работа ЭТЦ и АТФ-синтазы носит название окислительного фосфорилирования.

I КОМПЛЕКС носит общее название НАДН-дегидрогеназа, содержит ФМН, 22 белковых молекулы, из них 5 железосерных белков с общей молекулярной массой до 900 кДа.

Функция1. Принимает электроны от НАДН и передает их на коэнзим Q (убихинон).

2. Переносит 4 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.

II КОМПЛЕКС как таковой не существует, его выделение условно, включает в себя ФАД-зависимые ферменты, расположенные на внутренней мембране – например, ацил-S-КоА-дегидрогеназа (окисление ЖК), сукцинатдегидрогеназа (ЦТК), митохондриальная глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа (челночный механизм переноса НАДН в митохондрию).

Функция1. Восстановление ФАД в окислительно-восстановительных реакциях.

2. Обеспечение передачи электронов от ФАДН2 на железосерные белки внутренней мембраны митохондрий. Далее эти электроны попадают на коэнзим Q.

III КОМПЛЕКС – комплекс цитохромов b-c1, кроме цитохромов в нем имеются 2 железо-серных белка. Всего насчитывается 11 полипептидных цепей общей молекулярной массой около 250 кDа.

Функция1. Принимает электроны от коэнзима Q и передает их на цитохром с.

2. Переносит 2 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мем-браны.

IV КОМПЛЕКС – цитохромы аа3 или цитохромоксидаза, всего содержит 6 полипептидных цепей. В комплексе также имеется 2 иона меди.

Функция1. Принимает электроны от цитохрома с и передает их на кислород с образованием воды.

2. Переносит 4 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мем-браны.

V КОМПЛЕК – это фермент АТФ-синтаза, состоящий из множества белковых цепей, подразделенных на две большие группы: Одна группа формирует субъединицу Fо (произно-сится со звуком "о", а не "ноль" т.к олигомицин-чувствительная) – ее функция каналообра-зующая, по ней выкачанные наружу протоны водорода устремляются в матрикс. Другая группа образует субъединицу F1 – ее функция каталитическая, именно она, используя энер-гию протонов, синтезирует АТФ.

Для синтеза 1 молекулы АТФ необходимо прохождение приблизительно 3-х протонов Н+.

Ферменты дых цепи расположены в строго опред послед-ти: каждый последующий белок обладает большим сродством к электронам, чем предыдущий. Это обеспечивает однонаправленное движение электронов.Все атомы водорода, отщепленные дегидрогеназами от субстратов в аэробных условиях, достигают внутренней мембраны митохондрий в составе НАДН или ФАДН2.Здесь атомы водорода (от НАДН и ФАДН2) передают свои электроны в дых ферментативную цепь, по которой электроны движутся к своему конечному акцептору – кислороду. В результате образуется вода. Поступающие в дыхательную цепь электроны богаты свободной энергией. По мере их продвижения по цепи они теряют энергию. Эта энергия используется I, III, IV комплексами дыхательных ферментов для перемещения ионов водорода через мембрану в межмембранное пространство.Перенос ионов водорода через мембрану происходит в строго опред.участках мембраны-уч-ки сопряжения(1,3,4комплексы),формируется протонный градиент.Протоны теряют свою энергию проходя через АТФ-синтазу,часть энергии идет на синтез АТФ.

2. Для преобразования энергии, заключенной в ЖК, в энергию связей АТФ существует метаболический путь окисления ЖК до СО2 и воды, тесно связанный с ЦТК и дых. цепью. Этот путь называется β-окисление, т.к. происходит окисление 3-го углеродного атома ЖК (β-положение) в карбоксильную группу, одновременно от кислоты отщепляется ацетильная группа, включающая С1 и С2 исходной ЖК.

Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма (кроме нервных клеток). Для окисления используются ЖК, поступающие в цитозоль из крови или появляющиеся при липолизе собственных внутриклеточных ТАГ.

Роль карнитина: Поскольку процесс активирования ВЖК идет вне митохондрий, то далее необходим транспорт ацила через мембрану внутрь митохондрий. Транспорт происходит с участием находящегося на внешней стороне мембраны карнитина, на который передается ацил с ацил-КоА из цитоплазмы клетки. Затем ацилкарнитин диффундирует через мембрану митохондрии и передает свой ацил коэнзиму А, находящемуся в матриксе митохондрии. Перенос ацила между КоА и карнитином является ферментативным процессом, катализируемым ацил-КоА-карнитин-трансферазой

Ацил-S-КоА является высокоэнергетическим соединением.

Процесс собственно β-окисления состоит из 4-х реакций, повторяющихся циклически. В них последовательно происходит окисление (ацил-SКоА-дегидрогеназа,FAD-зависимая), гидратирование (еноил-SКоА-гидратаза) и вновь окисление 3-го атома углерода (гидроксиацил-SКоА-дегидрогеназа,NAD+ зависимая). В последней, трансферазной, реакции от ЖК отщепляется ацетил-SКоА. К оставшейся (укороченной на два углерода) ЖК присоединяется HS-КоА, и она возвращается к первой реакции. Все повторяется до тех пор, пока в последнем цикле не образуются два ацетил-SКоА.

В итоге энергетический эффект β-окисления ВЖК можно выразить формулой: (17п - 6) АТФ, где п равно половине числа атомов углерода, содержащихся в конкретной ВЖК.

Водород из реакций β-окисления поступает в ЦПЭ, а ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле, также поставляющем водород для ЦПЭ. Поэтому β-окисление жирных кислот - важнейший метаболический путь, обеспечивающий синтез АТФ в дыхательной цепи.

При окислении ненасыщенных ЖК возникает потребность клетки в дополнительных ферментах изомеразах. Эти изомеразы перемещают двойные связи в жирнокислотных остатках из γ- в β-положение и переводят природные двойные связи из цис- в транс-положение.Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускается первая реакция цикла, в которой участвует ФАД.

В первой реакции β-окисления происходит образование двойной связи при участии ФАД. Если двойная связь в жирной кислоте уже имеется, то необходимость в этой реакции отпадает и ФАДН2 не образуется. Количество необразованных ФАДН2 соответствует числу двойных связей. Остальные реакции цикла идут без изменений.В итоге энергетический эффект β-окисления ненасыщенных ЖК можно выразить формулой: (17п - 6)-2*m АТФ, где п равно половине числа атомов углерода, содержащихся в конкретной ВЖК,m- количество двойных связей,так как образование 1FAD=2АТФ

Цикл Рэндла: Наряду с глюкозой большое значение в обеспечении организма энергией имеют жиры. При голодании энергетические расходы в основном покрываются за счет жиров, тогда как глюкоза сохраняется для снабжения энергией мозга. ЖК угнетают поглощение глюкозы мышцами. При гипогликемии происходят мобилизация ЖК и увеличение окисления их в мышцах при одновременном снижении утилизации глюкозы, а прием углеводов и повышение уровня глюкозы в крови приводят к снижению липолиза и усилению липогенеза. Цикл глюкоза — свободныеЖК— цикл Рэндла — является одним из механизмов, обеспечивающих гомеостаз глюкозы . Повышенное окисление свободных ЖК в мышечной ткани приводит к истощению запасов НФД+, что способствует ингибированию ЦТК и увеличению внутриклеточного содержания цитрата и ацетил-СоА. Последний в свою очередь угнетает активность пируватдегидрогеназы, вследствие чего пируват конвертируется в лактат или аланин . Повышенное содержание цитрата, которое образуется в ЦТК из ацетил-СоА и оксалоацетата, угнетает активность фосфофруктокиназы, способствуя повышению концентрации глюкозо-6-фосфата, ингибируя гексокиназу, снижая утилизацию глюкозы и соответственно гликолиз.

3. при обработке восстановителем происходит разрушение дисульфидных связей, участвующих в формировании третичной структуры кератина

R-S-S-R — 2н+,2ё=2R-SH

Обработка окислителем приводит к образованию новых дисульфидных связей: 2R-SH + Ох = R-S-S-R+2e +2H+