17. Обмен веществ и энергии. Этапы обмена веществ. Общий путь катаболизма. Катаболизм пирувата.
Обмен веществ - необходимое условие жизни. Обмен веществ всегда связан с обменом энергии. Выделяют закрытые и открытые системы. Обмен веществ - это процессы взаимоотношения организма с внешней средой, представляющие совокупность химических реакций, которым подвергаются различные вещества с момента их поступления в организм до момента их выделения в виде конечных продуктов. Основные компоненты живых систем - белки, жиры, углеводы. В организм человека должно поступать: Белков - 100 г. в сутки, Жиров - 100 г. в сутки, Углеводов - 400 г. в сутки. За сутки при обмене этих веществ образуется 2000-3000 ккал энергии.
ЭТАПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.
1.Поступление веществ из внешней среды посредством питания и дыхания.
2.Превращение веществ в организме - МЕЖУТОЧНЫЙ обмен
3.Выделение конечных продуктов.
Распад БЖУ до ПИРУВАТА идёт индивидуально для каждой группы органических соединений и носит название специфического пути катаболизма. С образованием ПИРУВАТА начинается общий путь катаболизма, идентичный для обмена всех питательных веществ.
18.Современные представления о биологическом окислении. Компоненты дыхательной цепи и их характеристика
В цикле КРЕБСА АЦЕТИЛ-КОА распадается до СО2 с образованием восстановленных КОФЕРМЕНТОВ - НАДН
АТФ в реакции не участвует, а используется энергия макроэргической связи АЦЕТИЛ-КОА
ЦИТРИЛ-КОА не устойчив и очень быстро распадается под влиянием воды.
Цитрат превращается в свой изомер (ИЗОЦИТРАТ) под влиянием фермента АКОНИТАЗЫ.
ИЗОЦИТРАТ подвергается далее ДЕГИДРИРОВАНИЮ под влиянием -ИЗОЦИТРАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ.
ЩЯВЕЛЕВО-ЯНТАРНАЯ К-ТА подвергается прямому ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЮ.
-КГК подвергается реакции ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ, катализируемой комплексом ферментов (КЕТОГЛУТАРАТДЕГИДРОГЕНАЗНЫЙ комплекс), включающий 3 фермента и 5 КОФЕРМЕНТОВ.
СУКЦИНИЛ-КОА подвергается реакции субстратного ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ.
Т.о. происходит распад АЦЕТИЛ-КОА до СО2 и восстановленного HSKOA.
ФУНКЦИИ ЦТК.
1.Катаболическая - распад АЦЕТИЛА.
2.Анаболическая. Компоненты ЦТК могут использоваться для синтеза др. соединений. ЩУК - синтез АСП.
3.Интегративная. Взаимосвязь обмена БЖУ.
4.Энергетическая. Образование 1 молекулы АТФ. Если ЦТК работает вместе с дыхательной цепью, то образуется ещё 1 АТФ.
5.ВОДОРОДГЕНЕРИРУЮЩАЯ - в результате ЦТК образуется 3 молекулы НАДН2 и 1 молекула ФАДН2. Они транспортируются в ЦТЭ.
19)Молекулярные механизмы окислительного фосфорилирования (теория Митчелла). МЕХАНИЗМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ.Теория ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ выдвинута английским учёным П. МИТЧЕЛОМ в 1961 г. и названа ХЕМИООСМОТИЧЕСКОЙ ТЕОРИЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ. Он объяснил процесс синтеза АТФ с биохимической позиции, но его взгляды не получили признания. Однако в последующем его теория подтвердилась, и через 17 лет он был удостоен Нобелевской премии.Основные положения теории:1.Мембрана МИТОХОНДРИЙ не проницаема для протонов.2.Образуется протонный потенциал в процессе транспорта электронов и протонов.3.Обратный транспорт протонов в МАТРИКС сопряжен с образованием АТФ.Процесс транспорта электронов происходит во внутренней мембране. Первые реакции окисления происходят в матрице. Протоны переносятся в межмембранное пространство, а электроны продвигаются по дыхательной цепи. В процессе работы дыхательной цепи внутренняя мембрана со стороны матрицы заряжается отрицательно, а со стороны межмембранного пространства положительно. Следовательно, возникает разность потенциалов, градиент концентрации ионов, и, соответственно, градиент РН. Т.о. РН со стороны матрицы будет менее кислая. Во время дыхания создаётся ЭЛЕКТРО-ХИМИЧЕСКИЙ градиент: концентрационный и разности потенциалов. Электрический и концентрационный градиент составляет ПРОТОНДВИЖУЩУЮ силу, которая даёт силу для синтеза АТФ. На определённых участках внутренней мембраны есть протонные каналы, образованные АТФ-СИНТЕТАЗОЙ. Протоны могут проходить обратно в матрицу, при этом образующаяся энергия идёт на синтез АТФ.УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АТФ.1. Целостность мембраны - непроницаемость её для протонов.2. Наличие специальных каналов.3. Движение протонов в матрицу сопровождается выделением энергии, используемой для синтеза АТФ.Вопрос о том, что позволяет протонам переходить в межмембранное пространство остаётся не вполне ясным.Основные компоненты ЭТЦ представляют собой интегральные белки и фиксированные в мембране: 1.НАДН-ДГ.2.QН2-ДГ.3.ЦИТОХРОМОКСИДАЗА.4.KOQ не связан с белками.5.ЦИТОХРОМ с - не фиксирован к мембране.Выдвигается теория Q-цикла транспорта протонов.2Н + 2е + KOQ KOQ*H2 KOQ*H2 KOQ + 2Н + 2е - на наружной поверхности внутренней мембраны.Т.о. в соответствии с ХЕМООСМОТИЧЕСКОЙ теорией МИТЧЕЛА окисление НАДН2 и ФАДН2 в дыхательной цепи создаёт сначала ЭЛЕКТРОНО-ХИМИЧЕСКИЙ протонный потенциал, градиент концентрации ионов на внутренней мембране, а обратный транспорт протонов через мембрану сопряжен с ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ, т.е. образованием АТФ.