Тема 3. 3. Энергетический обмен. Окислительное фосфорилировие

Цель занятия. Изучить химическое строение и последовательность расположения компонентов цепи переноса электронов (ЦПЭ). Понимать химизм процессов передачи электронов и протонов и при участии ферментов дыхательной цепи. Изучить процессы окислительного фосфорилирования и окислительные системы, не связанные с продукцией энергии. Изучить действие окислительно-восстановительных ферментов.

Исходный уровень. Экзергонические и эндергонические реакции, редокс-потенциал, понятие об окислении и восстановлении (курс биоорганической химии) Строение митохондрий (курс гистологии), понятие о свободных радикалах (курс биоорганической химии).

Повторить. Строение ферментов, коферментов, необратимые ингибиторы. Реакции ЦТК, понятие о свободных радикалах.

Содержание теоретического материала. 1. Биологическое окисление и тканевое дыхание. Типы окисляемых субстратов. 2. Строение митохондрий и структурная организация цепи переноса электронов. Цепь переноса электронов как часть системы дыхания. Функции дыхательной цепи. 3. Характеристика компонентов дыхательной цепи: НАД-зависимые дегидрогеназы. ФМН (ФАД) - зависимые дегидрогеназы. Строение и биологическая роль убихинонов. Строение и функции цитохромов. 4. Механизм окислительного фосфорилирования АДФ. Хемиосмотическая теория Митчела. Механизм сопряжения дыхания и фосфорилирования в митохондриях. Создание электрохимического трансмембранного протонного градиента - движущей силы синтеза АТФ. 5. Определение мест сопряженного синтеза АТФ при помощи ингибиторов дыхательной цепи. Характеристика и роль Н⁺-АТФ-синтетазы в механизме образования АТФ и воды. 6. Регуляция работы цепи переноса электронов. Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Дыхательный коэффициент (Р/О) и дыхательный контроль. 7. Нарушения энергетического обмена: гипоэнергетические состояния как результат гипоксии, гипоавитаминозов и др. причин. (*)8. Термогенная функция энергетического обмена в бурой жировой ткани. Возрастная характеристика энергетического обеспечения организма питательными веществами.

Для усвоения материала темы следует обратить внимание на то, что:

1) Тканевое дыхание – процесс окисления водорода субстратов в дыхательной цепи с образованием эндогенной воды в клетках. Это основной источник энергии для реакции синтеза АТФ в клетках.

2) Ферменты дыхательной цепи располагаются в соответствии с уменьшением величины отрицательных окислительно-восстановительных потенциалов их коферментов и простетических групп.

3) Дыхательная цепь – это последовательно протекающие окислительно-восстановительные реакции. Роль переносчиков электронов при этом выполняют НАД⁺, ФМН⁺, КоQ, цитохромы.

4) В результате окисления субстратов и переноса электронов и протонов на кислород в организме синтезируется вода. Этот процесс сопровождается изменением свободной энергии на каждом этапе ЦПЭ.

5) В ЦПЭ есть три участка, в которых наблюдается большое снижение свободной энергии. Эта энергия используется для сопряженного синтеза АТФ (50-60%), а 40-50% ее выделяется в виде тепла.

6) Энергия, выделяемая при транспорте электронов, запасается в виде градиента протонов.

7) При транслокации протонов происходит выброс их из матрикса в межмембранное пространство и на внутренней мембране возникает мембранный потенциал.

8) При работе протонного насоса протоны возвращаются в матрикс, это сопровождается синтезом АТФ при помощи АТФ-синтетазы.

9) Участки сопряжения окисления и фосфорилирования определены с помощью специфических ингибиторов.

10) Разобщители окислительного фосфорилирования - вещества, которые увеличивают проницаемость мембран митохондрий для ионов Nа⁺, К⁺, Н⁺.

11) Коэффициент фосфорилирования (Р/О) показывает число синтезированных молекул АТФ при сопряженном переносе пары электронов по ЦПЭ на один атом кислорода, использованный в процессе дыхания.

12) (*)В митохондриях бурой жировой ткани процесс окисления субстрата и фосфорилирования АДФ в F₁ - комплексе разделен специфическим разобщающим белком термогенином, за счет которого протонный градиент снижается без синтеза АТФ, при этом энергия, высвобождающаяся при окислении субстрата, переходит в тепло.

Дата добавления: 2014-12-27