- •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
Этапы унифицирования энергии пищевых веществ и образования субстратов тканевого дыхания
Образование субстратов тканевого дыхания осуществляется в несколько этапов:
При переваривании в ЖКТ происходит гидролиз полимеров (белков, полисахаридов) и ТГ до мономеров, которые потом всасывающихся в кровь и включающихся в промежуточный обмен.
В ходе катаболизма моносахара, жирные кислоты и аминокислоты превращаются в универсальное вещество - Ацетил-КоА (исключение некоторые АК).
Ацетил-КоА поступает в ЦТК, где из него в последовательных реакциях образуются субстраты тканевого дыхания: изоцитрат, α-КГ, сукцинат и малат.
Окисление тканевого дыхания сопровождается восстановлением коферментов НАДН2и ФАДН2, которые затем отдают протоны в редокс-цепь окислительного фосфорилирования.
Пути использования кислорода в клетке
В настоящее время выделено 4 основные пути использования кислорода в организме:
Оксидазный путь- окислительное фосфорилирование. Является основным источником АТФ в аэробных тканях. Потребляет 90% кислорода.
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.
Диоксигеназный путь.Обеспечивает включение молекулы кислорода в молекулу субстрата. Используется для деградации АК и синтеза новых веществ.
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.
В соответствие с путями потребления кислорода и катализируемыми реакциями, все оксидоредуктазы разделены на 5 групп:
1).Оксидазыудаляют Н из субстрата, используя в качестве акцептора Н только О2, продуктом реакции является вода. Все оксидазы содержат медь. Например, цитохромоксидаза, последний фермент дыхательной цепи.
АН2+ ½О2→ А + Н2О.
2). Аэробные дегидрогеназы,или ФАД зависимые оксидазы, относятся к металлофлавопротеинам (ФАД, ФМН,Fe,Cu,Mo), находятся в пероксисомах и наружной мембране митоходрий. Они отнимают Н от субстрата, и передают его на О2с образованием перекиси. ДегидрогеназаL-аминокислот (оксидазаL-аминокислот) в почках осуществляет окислительное дезаминирование. Ксантиндегидрогеназа (ксантиноксидаза) превращает пурины в мочевую кислоту. Моноаминоксидазы (МАО) окисляют гормон адреналин и некоторые биогенные амины. Диаминоксидазы (ДАО) окисляют гистамин и другие диамины и полиамины. Образующаяся перекись бактерицидное действие.
АН2+ О2→А + Н2О2
3). Анаэробные дегидрогеназымногочисленная группа, содержат в качестве коферментов НАДН2, НАДФН2, ФАД, ФМН, цитохромы. Они удаляют Н из субстрата, не используя в качестве акцептора протона О2. Анаэробные дегидрогеназы выполняют две главные функции: перенос Н с одного субстрата на другой в сопряженной ОВР и транспорт электронов в дыхательной цепи. Примеры ферментов: изоцитрат ДГ (НАДН2), сукцинат ДГ (ФАДН2), цитохромы в, с1, с, а и а3.
АН2+ В2→ А + ВН2
4). Оксигеназы.Включают кислород в молекулу субстрата. Работают в составе мультиферментного комплекса, содержащего ФАД зависимую ДГ,Fe2S2-белок, цитохромы Р450или В5. Этот комплекс встроен в мембрану ЭПР или внутреннюю мембрану митохондрий.
а) Монооксигеназы.Обеспечивают включение 1 атома кислорода в молекулу субстрата. В качестве восстановителей (Z) используется НАДФН2, НАДН2и аскорбат. Участвуют в синтезе стероидных гормонов, обезвреживании ксенобиотиков. Фен-4-монооксигеназа окисляет фен в тир. Пролингидроксилаза (аскорбат) гидроксилирует пролин в проколлагене.
АН + О2+ZH2→ АOH+ Н2О +Z.
б) Диоксигеназы.Обеспечивают включение молекулы кислорода в молекулу субстрата, окисляют циклические соединения с разрывом цикла. Например, триптофаноксигеназа, превращает триптофан в фенилкенуренин.
А + О2→ АO2
5).Гидроксипероксидазыразрушают перекиси водорода и органические перекиси. Ферменты пероксидаза и каталаза. Пероксидазы, содержат протогем, восстанавливают перекись до воды за счет хинонов, аскорбата или цитохрома с. Глутатионперосидаза, содержит селен, восстанавливает перекись до воды за счет глутатиона.
Н2О2+ZH2→ 2Н2О +Z.
Каталаза, гемопротеин, использует одну Н2О2как донор е-, а вторую Н2О2 как акцептор е-, в результате образуется вода и молекула кислорода. Каталазы много в крови, костном мозге, слизистых оболочках, почках и печени.
2Н2О2→ 2Н2О + О2.