1   2   3
Ім'я файлу: Підсумкове заняття 1 БХ.docx
Розширення: docx
Розмір: 205кб.
Дата: 07.11.2020
скачати
Пов'язані файли:
підсумкове 13 (1).docx

Комплекс III (убіхінон: цитохром с-оксидоредуктаза; убіхінолдегідрогеназа; цитохром с-редуктаза). До складу комплексу входять цитохроми b, с, та FeS-білок. Відновлена форма коензиму Q (QH2) за допомогою комплексу III передає на цитохром с - подальший компонент дихального ланцюга лише електрони, а протони, що відщеплюються від QH2, вивільняються у мітохондріальний матрикс: Ці вільні протони будуть в подальшому використані для утворення води. Цитохром с - водорозчинний білок з молекулярною масою 12,5 кДа, що переносить електрони між комплексами III та IV дихального ланцюга.

Комплекс IV - ферментний комплекс, що складається з цитохромів а та а3 (цитохромоксидаза); містить два іони міді змінної валентності (Сu+ - Сu2+). Цитохромоксидаза каталізує кінцеву стадію біологічного окислення - відновлення електронами молекулярного кисню

13. Суть хеміосмотичної теорії Мітчела окисного фосфорилювання, пункти спряження, механізм функціонування протонної АТФ-синтетази.

Окисне фосфорилювання - це процес синтезу АТФ з АДФ і неорганічного фосфату, за рахунок енергії, що утворюється при транспорті молекул по дихальному ланцюгу.

Основні постулати теорії Мітчелла:
1)внутрішня мембрана мітохондрій непроникна для іонів та малих молекул (за винятком молекул води);
2)дихальний ланцюг працює як «помпа», що викачує протони з матриксу в міжмембранний простір – рух 2 електронів від субстрату на кисень призводить до перенесення 8-10 Н+ (протони транспортуються через I, III та IV комплекси) через мембрану;
3)робота дихального ланцюга створює електрохімічний градієнт протонів (∆μН+ ).
4)енергію протонного градієнта використовує АТФ- синтаза для синтезу АТФ,
5)існують сполуки - роз’єднувачі окисного фосфорилювання, які порушують електрохімічний градієнт протонів і знижують ефективність роботи АТФ- синтази.

Пункти спряження – це такі ділянки дихального ланцюга в яких утворюється АТФ. Таких точок в ланцюзі є три:
•)Комплекс І (НАДН → коензим Q)
•)Комплекс III (цитохром b → цитохром с1)
•)Комплекс IV (цитохром а3 → О2)

АТФ-синтаза функціонує за рахунок переносу протонів з позамембранного простору в мембрану. Вона складається з двох субодиниць– F0(протонного каналу) і F1(ферменту). Під час роботи дихального ланцюга, вільні протони виходять у міжмембранний простір, викликаючи різницю зарядів(протонний коефіцієт). Завдяки цієй різниці, протони мають змогу проходити крізь протонний канал(F0), утворюючи при цьому енергію, яка буде використана для доставки АДФ і атому фосфору до ферменту(F1) АТФ-синтази, де з цих трьох компонентів буде утворенна молекула АТФ.

14. Інгібітори транспорту електронів, роз’єднувачі окисного фосфорилювання, наслідки їх впливу на організм.

14. Інгібітори транспорту електронів, роз’єднувачі окисного фосфорилювання. Наслідки їх впливу на організм.

  • Інгібітори транспорту електронів.

Вони порушують функціонування дихального ланцюга мітохондрій, бо зв'язуються з ферментними комплексами тканинного дихання, які беруть участь у переносі електронів від субстратів біологічного окиснення на O2.

В організмі людини інгібітори діють як клітинні отрути, спричиняючи тканинну гіпоксію (стимулюють дихання без синтезу АТФ, гідроліз АТФ).

  1. Інгібітори дегідрогеназ:

  • Протитуберкульозні препарати

(похідні ізонікотинової кислоти – фтивазид, ізоніазид, салюзид та ін.).

Вони діють як конкурентні інгібітори, бо мають амід нікотинової кислоти.

Пригнічують НАД-залежні дегідрогенази.

  • Малонова кислота

Діє як конкурентний інгібітор, бо є стереоізомером фумарової кислоти.

Пригнічує ФАД-залежну дегідрогеназу.

Суміш інгібіторів НАД- і ФАД-залежних дегідрогеназ може значно пригнічувати тканинне дихання, не впливаючи на утворення протонного потенціалу, оскільки надходження іонів Н+ з матриксу назовні забезпечує убіхінон.

  1. Снодійні препарати: барбітурати (амітал)

  2. Інсектицид: ротенон

  3. Антибіотик: пієцидин А

2,3,4 діють на 1 пункт окисного фосфорилювання (між НАД і ФАД), блокують Комплекс І (НАДН-КоQ-редуктазу).

  1. Антибіотик: антиміцин А

  2. Комплексоутворюючі препарати: димеркапрол

5,6 діють на 2 пункт окисного фосфорилювання (між цитохромом b i c₁), блокують Комплекс ІІІ ( b-c₁)

  1. Ціаніди, азиди, Н₂S, СO – найсильніші отрути.

Діють на 3 пункт окисного фосфорилювання (між цитохромом а і а₃), блокують Комплекс ІV (цитохромоксидазу).

Викликають кисневе голодування для дихального ланцюга мітохондрій, хоча О₂ наявний у великій кількості (блокується процес перекидання електронів на кисень). Тому вимикається утворення протонного потенціалу й поєднане з ним фосфорилювання - припиняється життєдіяльність клітин.

  • Інгібітор окисного фосфорилювання.

(Діє як на окиснення субстратів, так і на синтез АТФ).

  • олігоміцин блокує Комплекс V (F₀ АТФ-синтази)

  • Роз’єднувачі окисного фосфорилювання.

Ліпофільні сполуки (жиророзчинні слабкі кислоти), які мають рухливий атом Н.

Вони вбудовуються у внутрішню мембрану мітохондрій і є переносниками Н+ до матриксу за градієнтом концентрації, знижуючи протонний градієнт (тому вони є протонофорами).

Окиснення субстратів відбувається дуже швидко, і не приводить до створення протонного градієнта, а потім і до синтезу АТФ. Енергія окиснення перетворюється в теплову енергію (коефіцієнт окисного фосфорилювання знижується і спостерігається виділення тепла - пірогенна дія)

Генерують тепло, що підтримує температуру тіла в тварин під час зимової сплячки, в новонароджених і в тварин, адаптованих до холоду.

Синтетичні роз’єднувачі:

  • 2,4-динітрофенол (динітрокрезол, пентахлорфенол)

  • похідні вітаміну К

  • іонофорні антибіотики: валіноміцин, граміцидин

(зв’язуються з іншими йонами, наприклад К+ і переносять їх в матрикс)

Діє на клітини хворого також, тому його необхідно застосовувати тільки у вигляді мазей і паст для лікування гнійних ран, остеомієлітів та у вигляді промивань і полоскань при запальних захворюваннях вуха, горла тощо.

  • ацетилсаліцилова кислота

  • гербіциди

Природні роз’єднувачі:

  • бурий жир

(білок термогенін у внутрішній мембрані мітохондрій бурого жиру, утворює канал для переходу протонів з міжмембранного простору в матрикс.)

Вона добре розвинена у дітей, з віком кількість зменшується, тому люди мерзнуть.

У людей з більшою вагою кількість бурого жиру менша.

Організм дорослих, які мають буру жирову тканину, відрізняється підвищеною швидкістю метаболізму (50 грамів бурого жиру за добу допомагає додатково «спалювати» 500 ккал енергії)

  • великі дози тиреоїдних гормонів (підвищення температури тіла).

15. Мікросомальне окиснення: молекулярна організація оксигеназних ланцюгів. Цитохроми Р-450, в5.

Мікросомальне окиснення

У мембранах ендоплазматичного ретикулуму печінки, в мітохондріях і мікросомах кори надниркових, статевих залоз та інших тканин локалізовані ферментні системи, які каталізують монооксигеназні реакції, коли один атом молекули кисню включається в субстрат, а другий – у молекулу води. Оскільки найчастіше субстрат у монооксигеназних реакціях гідроксилюється, цю групу ферментів називають також гідроксилазами.

Загальне рівняння реакцій мікросомального гідроксилювання таке:

RН + О2 + НАДФ Н + Н+  RОН + Н2О + НАДФ+

Донором воднів для утворення Н2О замість НАДФН може бути НАДН, ФМН•Н2, ФАД•Н2.

Головний компонент монооксигеназ – цитохром Р-450 – названий так тому, що комплекс його відновленої форми з монооксидом вуглецю (II) має максимум поглинання світла при 450 нм. Цитохром Р-450 містить протогем і подібний до цитохромів групи b. Буква “Р” в цитохромі Р-450 походить від американського міста Philadelphia, де він вперше був відкритий. Існує велика кількість ізоформ цитохрому Р-450. Функціонують цитохроми Р-450 спільно з флавопротеїнами і залізо-сірчаними білками. Зокрема, гідроксилазна система кори надниркових залоз включає цитохром Р-450, залізо-сірчаний білок адренодоксин і флавопротеїн, коферментом якого служить ФАД. Вона каталізує реакції гідроксилювання у процесі синтезу стероїдних гормонів кори надниркових залоз.

Флавопротеїн окиснює НАДФН і далі передає електрони в ланцюг, а протони в середовище. В активному центрі цитохрому Р-450 зв'язуються О2 і субстрат, молекулярний кисень активується шляхом перенесення на нього електронів і відбувається гідроксилювання субстрату активним киснем. Другий атом кисню зв'язує два іони Н+ із середовища, утворюючи молекулу води. Монооксигеназна система мембран ендоплазматичного ретикулуму печінки включає флавопротеїн НАДФН-цитохром Р-450- редуктазу і цитохром Р-450. Вона каталізує реакції гідрокислювання у процесі синтезу жовчних кислот із холестерину, інактивації стероїдних гормонів, метаболічні перетворення різноманітних сторонніх речовин і лікарських препаратів. У результаті гідроксилювання неполярних гідрофобних речовин підвищується їх гідрофільність, що сприяє інактивації біологічно активних речовин чи знешкодженню токсичних речовин і виведенню із організму. Ізоформи цитохрому Р-450 розрізняють за субстратною специфічністю, але всі субстрати повинні бути аполярними. Субстрати мікросомальних гідроксилаз індукують синтез молекул цитохрому Р-450 в печінці. Висока індукуюча здатність властива фенобарбіталу (снодійному препарату). Явище індукції пояснює механізм звикання до снодійних засобів (барбітуратів) і до інших лікарських речовин, які окиснюються монооксигеназною системою ендоплазматичного ретикулуму гепатоцитів. Існують монооксигенази, які не містять цитохрому Р-450. Серед них ферменти печінки, що каталізують реакції гідроксилювання фенілаланіну, тирозину, триптофану. До їх складу входять: іон заліза й органічний фактор біоптерин. Мідьвмісна монооксигеназа каталізує гідроксилювання дофаміну з утворенням норадреналіну.

Цитохроми

Цитохроми – складні білки еммпротеїни, простетичною групою яких є гем. До складу гему цих білків входить метал зі змінною валентністю (переважно залізо, може бути також мідь). На сьогодні відомо приблизно 30 видів цитохромів. Цитохроми вперше були описані Мак-Манном (Шотландія) у 1886 році й отримали назву «гістогематини», але їх роль залишалася невідомою. У 1925 році англійський біохімік Дейвід Кейлін почав активно вивчати ці білки. Насамперед було з’ясовано, що цитохроми знаходяться у мембранах (мітохондріальних та ЕПР) всіх еукаріотичних клітин.

Структура гему у складі цитохрому b:

Деякі цитохроми позначають цифровим індексом (наприклад, b5), який може бути наданий тільки добре вивченим білкам. У цитохромі с порфіринова площина, ковалентно зв’язана з білковою частиною через два залишки цистеїну. В цитохромах b та а емм ковалентно не зв’язаний з білком.

Структура цитохрому с:

У цитохромах аа3 замість протопорфірину міститься порфірин А, який має певні структурні особливості. Усі цитохроми мають різні фізико-хімічні властивості та величини стандартного окисно-відновного потенціалу (редокспотенціалу), що забезпечує напрямок руху електронів від субстратів на кисень. Вони розташовані згідно з величинами їхніх окисно-відновних потенціалів наступним чином: цитохром b, цитохром с1, цитохром с, цитохроми а, а3.

Цитохром аа3, або цитохромоксидаза, - це термінальный фермент, котрий переносить електрони безпосередньо на кисень (аеробний фермент). Він складається з 6 субодиниць та, крім гемінового заліза, містить іони міді. Fe3+ ↔ Fe2+

У перенесенні електронів спочатку беруть участь іони заліза цитохромів а й а3, а далі - іон міді цитохрому а3. Cu2+ ↔ Cu+ Унікальна особливість цитохрому аа3 полягає в тому, що цей комплекс безпосередньо реагує з молекулярним киснем. Тому його також називають цитохромоксидазою. Молекула О2 зв'язується з атомом заліза цитохрому а3, після чого обидва атоми кисню приймають по два електрони і, взаємодіючи з протонами, що надходять із середовища, утворюють дві молекули води. Таким чином, цитохромоксидаза каталізує чотирьохелектронне відновлення молекули О2 до води.

Залізо-сірчані білки (FeS – білки)

Залізосірчані білки (FeS-білки) - це білки з невеликою молекулярною масою (приблизно 10 кДа). Залізо, яке вони містять не входить до складу гему, а зв’язане з атомами сірки. Відомо, що вони беруть участь у транспорті електронів у дихальному ланцюзі, але детально механізм окиснення-відновлення атомів заліза невідомий. Ці білки локалізовані в ліпідному шарі мембран. Вони можуть зворотньо окиснюватися та відновлюватися, тобто переносити електрони. Подібні окисно-відновні системи стабільні лише у складі білків. Вони можуть мати від 2 до 6 іонів заліза, котрі утворюють комплекси різного складу з неорганічним сульфідом і SH-групами залишків цистеїну білкових молекул.
1   2   3

скачати

© Усі права захищені
написати до нас