- •Кафедра биохимии
- •Современные представления о биологическом окислении
- •Этапы унифицирования энергии пищевых веществ и образования субстратов тканевого дыхания
- •Цикл Кребса
- •Реакции цтк
- •Энергетический баланс одного оборота цтк
- •Лекция № 5 Тема: Биологическое окисление. Окислительное фосфорилирование. Механизмы сопряжения и разобщения, нарушения.
- •Оксидазный путь использования кислорода в клетке - окислительное фосфорилирование
- •Механизм окислительного фосфорилирования
- •Изменение свободной анергии при переносе электронов по цпэ.
- •1). Механизм фосфорилирования
- •2) Транспорт веществ через мембрану митохондрий
- •3). Теплопродукция
- •Лекция № 6
- •2. Митохондриальные монооксигеназные системы
- •Диоксигеназные реакции
- •Пероксидазный и радикальный пути использования кислорода
- •Образование активных форм кислорода
- •Свойства активных форм кислорода
- •Использование активных форм кислорода в организме
- •Повреждающее действие активных форм кислорода в организме
- •Антиоксидантная система
- •1. Ферментативная антиоксидантная система
- •2. Неферментативная антиоксидантная система
Цикл Кребса
ЦТК является процессом окисления АцетилКоА - универсального продукта катаболизма углеводов, жиров и белков. ЦТК протекает в митохондриях с участием 8 ферментов, которые локализованы в матриксе в свободном состоянии, или на внутренней поверхности внутренней мембраны. В ЦТК участвуют 5 витаминов В1, В2, РР, пантотеновая кислота и липоевая кислота в виде коферментов тиаминпирофосфата, ФАД, НАД+, КоА и липоата.
Основной функции ЦТКявляется образование водородных эквивалентов, которые в цепи окислительного фосфорилирования обеспечивают синтез макроэргических соединений.
Кроме того, ЦТК выполняет ведущую роль в процессах глюконеогенеза, переаминирования, дезаминирования, липогенеза и синтеза гема.
Регуляция ЦТК. Осуществляется с участием 4 регуляторных ферментов: цитратсинтазы, изоцитрат ДГ, α-КГ ДГ и СДГ. ЦТК ингибируется в основном НАДН2и АТФ, которые являются продуктами ЦТК и цепи окислительного фосфорилирования. Активируют ЦТК в основном НАД+и АДФ.
Реакции цтк
1). Цитратсинтаза локализуется в матриксе митохондрий, ее активируют ЩУК, НАД+; ингибируютАТФ, НАДН2, Сукцинил-КоА, цитрат.
2). Аконитаза локализуется в матриксе митохондрий.
3). Окислительно-восстановительная реакция, самая медленная в ЦТК.
Изоцитратдегидрогеназа локализуется в матриксе митохондрий, ее активируют АМФ, Са2+,АДФ, НАД+; ингибируют АТФ,НАДН2.
4). Окислительно-восстановительная реакция.
α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс состоит из 3 ферментов и содержит 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, липоевая кислота, НАД+, ФАД.
α-КГ ДГ активируется Са2+, ингибируетсясукцинил-КоА, АТФ, НАДН2.
5). Реакция субстратного фосфорилирования
6). Окислительно-восстановительная реакция.
Сукцинатдегидрогеназа, флавопротеин содержащий Fe2S2, связана с внутренней мембраной митохондрии. СДГ ингибирует ЩУК и Сукцинил-КоА,
7). Фумараза локализуется в матриксе митохондрий.
8). Окислительно-восстановительная реакция.
Малат ДГ локализуется в матриксе митохондрий.
Образовавшиеся молекулы ЩУК реагируют с новой молекулой Ацетил-КоА и цикл повторяется вновь.
Энергетический баланс одного оборота цтк
В 4 окислительно-восстановительных реакциях ЦТК образуются 3 НАДН2и 1 ФАДН2, которые направляются далее в дыхательную цепь окислительного фосфорилирования. В процессе окислительного фосфорилирования ДЦ из 1 НАДН2образуется 3 АТФ, из 1 ФАДН2- 2 АТФ. Из 1 ГТФ, образующейся в ЦТК за счет субстратного фосфорилирования, синтезируется 1 АТФ. Таким образом, за 1 цикл ЦТК из 3 НАДН2, 1 ФАДН2и 1 ГТФ получается 12 АТФ.
Лекция № 5 Тема: Биологическое окисление. Окислительное фосфорилирование. Механизмы сопряжения и разобщения, нарушения.
Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический. 2 курс.
Митохондрии: особенности химического состава, строения.
Митохондрии органеллы, имеют 2 мембраны: наружную гладкую и внутреннюю с многочисленными складками – кристами. Наружная мембрана содержит много белка порина, образующего гидрофильные каналы, благодаря которому мембрану проходят неорганические ионы, метаболиты и даже небольшие белки (меньше 10кДа). Внутренняя мембрана высокоспецифична, состоит на 70% из белков, которые выполняют каталитическую (окислительное фосфорилирование) и транспортную функцию и на 30% из фосфолипидов. 20% фосфолипидов мембраны приходиться на кардиолипин, он делает мембрану непроницаемой для всех ионов. Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом, который состоит на 50% из белка. Матрикс содержит высококонцентрированную смесь из сотен различных ферментов, несколько копий митохондриальной ДНК, митохондриальные рибосомы и тРНК.
Локализации ферментов митохондрий
1). Наружная мембранасодержит: а). элонгазы, ферменты удлиняющие молекулы насыщенных жирных кислот; б). кинуренингидроксилазу; в). моноаминооксидазу (маркер) и др.
2). Межмембранное пространствосодержит: а). аденилатциклазу; б). нуклеозиддифосфаткиназы.
3). Внутренняя мембранасодержит: а). ферменты цепи окислительного фосфорилирования, из них цитохромоксидаза - маркер; б). СДГ в). β-оксибутират ДГ; г). карнитинацилтрансферазу.
4). Матрикссодержит: а). ферменты ЦТК; б). ферменты β-окисления жирных кислот; в). аминотрансферазы АСТ, АЛТ; г). глутамат ДГ д). фосфоенолпируваткарбоксилазу е). пируват ДГ.
В клетке содержится от сотни до тысячи митохондрий, их размер 2-3 мкм в длину и 1 мкм в ширину.
Метаболические и гомеостатические функции митохондрий
В митохондриях происходит: синтез АТФ и теплопродукция в реакция окислительного фосфорилирования; β-окисления жирных кислот; реакции ЦТК, через ЦТК протекают некоторые реакции глюконеогенеза, переаминирования, дезаминирования, липогенеза и синтеза гема, осуществляется интеграция белкового, липидного и углеводного обмена.
Причины и последствия повреждений митохондрий
Повреждение внутренней мембраны митохондрий химическими и физическими факторами приводит к нарушению процесса синтеза АТФ, торможению анаболических реакций, межмембранного транспорта и всех видов обмена веществ.