Биологическое окисление

Основным путем выделения энергии служит окислительное расщепление. Именно окислительным путем разрывается основное количество химических святей питательных веществ. Например аминокислоты образующиеся при гидролизе белка расщепляются затем до углекислого газа воды и аммиака. Соединения могут окислятся по современным представлениям тремя различными способами: 1 Реакции оксиденации. Т е окисление путем прямого присоединения кислорода к окисляемому субстрату. 2 Путь передачи электронов. Некоторые реакции окислительные сопровождаются только потерей электронов, а затем происходит присоединение протонов. 3 главный (основной) Путем отщепления атомов водорода от окисляемого субстрата – дегидрирование. Принято различать 2 вида дегидрирования: а) Аэробное б) Анаэробное. Суть различия сводится к вопросу о первичном акцепторе отщепленного водорода. Если атомы водорода отщепленные от субстрата переносятся сразу на кислород – аэробное. Если отщепленные атомы водорода переносятся на соединения отличные от кислорода – анаэробное. Все ферменты катализирующие окислительно-восстановительные процессы делятся на группы: 1 Отщепление атомов водорода от окисляемого субстрата катализируется ферментами дегидрогиназами. Их разделяют на 2 подподкласса: а) Аэробные дегидрогиназы б) Анаэробные дегидрогиназы. Аэробные дегидрогиназы катализируют перенос отщепленных атомов водорода от окисляемого субстрата на кислород в итоге образуется токсичная перекись водорода H-S-H + О2 -> S окисл + Н2О2. Анаэробные дегидрогиназы катализируют перенос отщепленных атомов водорода на какое-то соединение отличающееся от кислорода (НАД, ФАД, ФМН), а субстрат окисляется, потеряв 2 атома водорода H-S-H + X ->ХН2 + Зокисл. 2 Оксигеназы - Ферменты катализирующие присоединение кислорода или реакцию оксидинации Принято длить на 2 группы: а) Монооксигеназы (гидроксилазы) присоединяют атомарный кислород к окисляемому субстрату б) Дноксигеназы присоединяют молекулу кислорода а) р H-S + О2 + КН2 -» S ^H2O + Кокисл. Реакции монооксигеназного типа требуют еще одного участника так называемого Косубстрата. Чаще всего выступает восстановленный НАД К субстрату присоединяется один атом кислорода б) H-S-H + О2 >HO- S-OH ->S--O + H2O 3. Цитохромы. Катализируют окисление веществ путем отдачи электронов Гемовое железо В одном из цитохромов имеется так же атом меди. 4 Вспомогательные ферменты биологического окисления К ним относятся такие ферменты как католаза и пероксидаза. которые играют защитную роль разрушая перекись водорода или органические перекиси образующихся в ходе окислительных процессах Перекиси представляют собой достаточно агрессивные соединения которые могут вызвать значительные изменения в клеточных структурах ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ: 1 Важнейшей функцией биологического окисления является несомненно высвобождение энергии которая в дальнейшем используется в эндоорганических процессах 2. В ходе окисления питательных веществ образуется ряд низкомолекулярных соединений, которые клетка использует потом для биосинтеза называется - пластическая функция. Например, синтез аминокислот из продуктов окисления глюкозы или жиров используется в биосинтетических реакциях. Генерация восстановительных эквивалентов (потенциалов). 4 Окислительные процессы несут защитную роль. Многие ксенобиотики обезвреживаются путем окисления в том числе многие лекарственные препараты 5. Огромная роль в поддержании температуры тела, Таким образом, существование живых существ невозможно без окислительных процессов.

27.Дыхательная цепь.

Окислительное фосфорилирование было бы правильнее назвать

фосфорилированием в дыхательной цепи. Суть его состоит в следующем. Перенос электронов и протонов по окислительно-восстановительной цепи ферментов сопровождается высвобож­дением значительного количества энер­гии, большая часть которой трансфор­мируется в энергию фосфатных связей макроэргических соединений, главным образом АТФ. Неиспользованная энер­гия рассеивается в виде тепла. Для син­теза АТФ необходим АДФ, неорганиче­ский фосфат, 8-10 ккал энергии и соот­ветствующие ферменты. АДФ+НзР04+8-10 ккал энергии ® АДФ~Р ® АТФ. При распаде АТФ соответственно вы­свобождается такое же количество энергии. Процесс синтеза АТФ из АДФ и нес фосфата за счет энергии дыхания (энергии переноса электронов) получил название окислительного фосфорили­рования. ХЕМИОСМОТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ-учение о механизме преобра­зования энергии в биол. мембранах при синтезе аденозинтрифосфорной к-ты (АТФ). Разработана П. Митчеллом в 1961—66. Согласно исходным пред­ставлениям Митчелла, запасание энер­гии в АТФ происходит вследствие предварительного накопления зарядов на стенках мембраны, создания мем­бранного потенциала и разности кон­центраций протонов. Разность электро­химич. потенциалов ионов водорода на сопрягающих мембранах (внутр. мем­браны митохондрий, тилакоиды хлоро­пластов, мембраны бактерий) возникает за счёт энергии, выделяемой при дея­тельности цепи окислит.-восстановит, ферментов, или за счёт поглощённых квантов света. Трансмембранные элек­трохимич. потенциалы ионов могут служить источником энергии не только для синтеза АТФ, на и для транспорта веществ, движения бактериальных кле­ток и др. энергозависимых процессов. Гипотеза П.Митчелла требует соблюде­ния ряда условий: 1. Внутренняя митохондриальная мембрана должна быть интактна и не­проницаема для протонов, направляю­щихся снаружи внутрь. 2. В результате активности дыхательной цепи ионы водорода поступают в нее изнутри, из матрикса, а освобождаются на наруж­ной стороне мембраны. 3. Движение ионов водорода, направленное изнутри наружу, приводит к их накоплению, вследствие чего между двумя сторо­нами митохондриальной мембраны воз­никает градиент pH. 4. Поддержание такого градиента требует затраты энер­гии. Эту энергию поставляет перенос электронов по электрон-транспортной цепи. 5. Синтез АТФ поддерживается наличием электрохимического гради­ента.

Дата добавления: 2015-04-23