БИОХИМИЯ 3 страница

iA2Fe²A2Fe³⁺A2Fe²A₂Fe³v4o²--

АДФ + Ф АТФ АДФ + Ф АТФ АДФ + Ф АТФ Рис. 6. Схема тканевого дыхания

В сутки в организме за счет тканевого дыхания возникает не менее 40 кг АТФ, а у спортсменов еще больше. Поэтому этот процесс потреб­ляет большое количество окисляемых веществ и кислорода.

При незначительной потребности клеток в АТФ тканевое дыхание протекает с низкой скоростью. Если клетка начинает использовать большое количество АТФ, то скорость тканевого дыхания возрастает и может достигнуть максимальных величин. Такой характер изменения скорости обусловлен тем, что активатором ферментов тканевого дыха­ния является избыток АДФ, который возникает в клетке только при ин­тенсивном использовании АТФ.

Митохондрии, в которых протекает тканевое дыхание, имеются во всех клетках (кроме красных клеток крови) и представляют собою вы­тянутые палочковидные образования длиной 2-3 мкм и толщиной око-

1 мкм= 1-Ю^м.

ло 1 мкм. Количество митоходрий в клетках может достигать тысячи и более. Митохондрии снаружи окружены двойной мембраной. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя складчатая, с большой поверхностью. Ферменты тканевого дыхания встроены во внутреннюю мембрану и рас­полагаются в ней в виде отдельных скоплений, называемых дыхатель­ными ансамблями. Каждый дыхательный ансамбль содержит все необ­ходимые ферменты для обеспечения переноса электронов в процессе тканевого дыхания. Благодаря строго упорядоченному расположению ферментов в дыхательных ансамблях передвижение электронов по дыха­тельной цепи осуществляется с большой скоростью.

В клетках митохондрии часто располагаются в том месте, где ис­пользуется энергия АТФ. В мышечных клетках митохондрии находятся около сократительных элементов — миофибрилл - и обеспечивают энергией их сокращение в процессе мышечной работы. Под влиянием систематических тренировок количество митохондрий в мышечных клетках значительно увеличивается.

Как выше отмечалось, тканевое дыхание (митохондриальное окис­ление) является основным способом биологического окисления, т. е. окисления органических соединений в живом организме. Однако наря­ду с тканевым дыханием в организме еще имеются и другие способы окисления.

АНАЭРОБНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

В некоторых случаях отнятие атомов водорода от окисляемых веществ происходит в цитоплазме и здесь же отщепленный водород присоединяется не к кислороду (как в случае тканевого дыхания), а к какому-то другому веществу. Наиболее часто таким акцептором водорода является пировиноградная кислота, возникающая при распаде углеводов и аминокислот. В результате присоединения ато­мов водорода пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту (лактат). Таким образом, при данном типе окисления вме­сто конечного продукта - воды - образуется другой конечный про­дукт — молочная кислота, причем это происходит без потребления кислорода, т. е. анаэробно. За счет выделяющейся при этом энергии в цитоплазме осуществляется синтез АТФ, который получил назва­ние анаэробное, или субстратное фосфорилирование, или же ан­аэробный синтез АТФ. Биологическое назначение данного типа окисления - получение АТФ без участия тканевого дыхания и кис­лорода.

■^ШСРОСОМАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

В некоторых случаях при окислении кислород включается в моле­кулы окисляемых веществ. Такое окисление протекает на мембранах цитоплазматической сети и носит название микросомальное окисле­ние. За счет включения кислорода в молекуле окисляемого субстрата возникает гидроксильная группа (-ОН), в связи с чем этот вид окисле­ния часто называют гидроксилированием. В гидроксилировании при­нимает участие витамин С (аскорбиновая кислота).

Микросомальное окисление не сопровождается синтезом АТФ, его биологическая роль заключается в следующем. Во-первых, за счет микросомального окисления осуществляется включение атомов кисло­рода в синтезируемые вещества (например, при синтезе белка коллаге­на, гормонов надпочечников). Во-вторых, микросомальное окисление участвует в обезвреживании различных токсичных соединений, посту­пающих в организм извне или образующихся в процессе метаболизма. Включение кислорода в молекулу яда уменьшает его токсичность и де­лает его более водорастворимым, что облегчает его выведение из орга­низма почками.

СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

В последние десятилетия установлено, что незначительная часть ки­слорода, поступающего из воздуха в организм, превращается в актив­ные формы (0₂~, Н0₂~, НО", Н₂0₂ и др.), называемые свободными ра­дикалами, или оксидантами. Свободные радикалы кислорода, обладая высокой химической активностью, вызывают реакции окисления, за­трагивающие белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Такое окисление называют свободнорадикальным (СРО). Чаще всего свободноради- кальному окислению подвергаются непредельные жирные кислоты, входящие в состав липоидов, образующих липидный слой биомембран. В процессе свободнорадикального окисления в жирных кислотах по месту двойной связи возникает группировка из двух атомов кислорода (перекись жирной кислоты), аналогичная перекиси водорода:

I I

н н —с—с—

II II

Дата добавления: 2015-05-06