Цепь тканевого дыхания. Использование кислорода в клетке

1. Цепь тканевого дыхания Использование кислорода в клетке

Доц. Благодаренко Е.А.

2. Схема индивидуальных и общих путей катаболизма

NH3
Цепь тканевого дыхания (цепь переноса электронов)

3. Общие пути катаболизма – в митохондриях

4.

Цепь тканевого дыхания (Цепь переноса электронов)
Процесс протекает во всех клетках,
содержащих митохондрии,
внутри митохондрий,
комплексы ЦПЭ интегрированы во
внутреннюю мембрану митохондрий.
Это основной процесс, дающий
энергию для синтеза АТФ

5.

6.

7.

8.

Благодаря железо-серным комплексам в
структуре 1-го комплекса происходит перенос
электронов. Ионы водорода при этом
притягиваются, но не связываются с этим
комплексом. Поэтому проходят дальше , в
результате чего перекачиваются из матрикса
митохондрии в межмембранное пространство
против градиента концентрации. Таким образом
электрохимическая цепь совершает работу.

9.

10.

11.

Начинается со 2-го комплекса,
являющегося ФАД –зависимой
сукцинатдегидрогеназой.
Минуя 1-й комплекс происходит
передача электронов на Убихинон.
2-й комплекс не способен
перекачивать ионы водорода из
матрикса в межмембранное
пространство. Поэтому
дыхательная цепь, начинающаяся
с ФАД дает меньше энергии для
синтеза АТФ
(всего 2 АТФ)

12.

Цепь цитохромов переносит только электроны (происходит цепочка окислительно-востановительных
реакций). Выделяемая при этом энергия совершает работу по перекачиванию ионов водорода в
межмебранное пространство через 3-й и 4-й комплекс. Конечным акцептором электронов в 4-м комплексе
является кислород, который реагируя с ионами водорода образует ВОДУ – конечный продукт ЦПЭ.

13.

14.

Хемиосмотическая теория
ЦПЭ выделяемую энергию
использует для перекачивания ионов
водорода из матрикса митохондрии в
межмембранное пространство.
Создается трансмембранный
потенциал, который может
разрядится только через
специальный канал АТФ-синтазы
Движение ионов водорода через этот
канал дает энергию для синтеза АТФ

15.

16.

17.

Разобщители – вещества, способствующие обратному проникновению ионов
водорода из межмембранного пространства в матрикс митохондрии, минуя
АТФ-синтазу. В результате полезная химическая работа не совершается – АТФ
не синтезируется, а энергия рассеивается в виде тепла.
Физиологические вещества разобщители – белок термогенин и гормон
тироксин.
Чужеродное вещество – 2,4-динитрофенол.

18.

Ингибиторы цепи тканевого дыхания
Ингибиторы ЦТД подавляют работу того или иного
комплекса, блокируя тем самым весь процесс.
Особенно опасны ингибиторы последнего 4-го комплекса,
являющиеся смертельными ядами (цианистый калий)

19. Пути использования кислорода

Регуляция
метаболизма
Синтез
Клеточное
пищеварение
АТФ
Пути
использования
кислорода
Синтез новых
веществ
Инактивация
органических
соединений
Разрушение
клеток,
вирусов

20. Пути использования кислорода в организме

Свободно-радикальный
Оксидазный
90% О2
О2 +4ē+4Н+ → 2Н2О
в митохондриях
сопровождается
синезом АТФ
Оксигеназный
9% О2
В мембранах ЭПС
Не сопровождается
синтезом АТФ
1% О2
Неферментативно
Не сопровождается
синтезом АТФ

21.

Оксигеназный путь
монооксигеназный
S-Н +O2
+2Н+
(КоS)
S-OH + H2O
диоксигеназный
S-Н +O2
S-OOH
Стадии:
1. Связывание кислорода с активным центром фермента.
2. Восстановление кислорода и перенос его на субстрат.
ОН
+ О2
+ НАДФН2
бензол
+ НАДФ+
гидроксилаза
(цит. Р 450)
+ H2O
фенол

22. Свободный радикал – молекула или её часть, имеющая неспаренный электрон на внешней электронной орбитали (возбужденное состояние

частицы), что делает её высоко реактогенной
О2• - супероксидный радикал
ОН• - гидроксильный радикал
НOO• - перекисный радикал
О2
е
О2
е
•
е
•
НOO
ОН
е
Н2О
+ радикалобразующие молекулы:
H2O2, O3, HOCl, 1O2 (синглетный кислород)
Активные формы кислорода

23. Активные формы кислорода

• Термин "АФК" шире, чем
"свободные радикалы кислорода"
(О2∙-, НО∙)
• включает также молекулы:
• Н2О2 – перекись водорода
• О2∙ - синглетный кислород
О3 - озон
НОCL - гипохлорит

24. Источники свободных радикалов

• микросомальное окисление,
• окисление аминокислот, нуклеотидов оксидазами,
• неполное восстановление кислорода в дыхательной
цепи,
• воздействие ионизирующего излучения, канцерогенов
(табачные смолы),
• самопроизвольное окисление ряда веществ
(гемоглобин),
• ионы металлов (железа и меди) способны участвовать
в образовании самых активных гидроксильных
радикалов.

25. Свойства свободных радикалов

1. Являются нестабильными,
короткоживущими
молекулами
2. Обладают очень высокой реакционной
способностью
3. Взаимодействуют с большинством органических
молекул (липиды, ДНК, белки), повреждая их
структуру

26. Виды природных радикалов

Первичные
Семихиноны
Супероксид
Нитроксид
Полезные
Вторичные
Гидроксил
Радикалы липидов
Вредные
Третичные
Радикалы
антиоксидантов
В зависимости
от условий

27. Первичные радикалы

Название
радикала
Супероксид
Структура
радикала
·OO-
Образова
ние радикала
Биологическая
роль радикала
НАДФН
оксидаза
Антимикробная
защита
Нитроксид
·NO
NO-синтаза
Фактор
расслабления
сосудов
Убихинол
·Q
Дыхатель
ная цепь МХ
Переносчик
электронов

28. Вторичные радикалы

Название
радикала
Структура
радикала
Образуется в реакции
Радикал
гидроксила
·OH
Fe2+ + HOOH → Fe3+ + HO- +·OH
Fe2+ + ClO- + H+ → Fe3+ +Cl - +
·OH
Липидные
радикалы
LO·
L·
LOO·
Fe2+ + LOOH → Fe3+ + HO- + LO·
LO· + LH → LOH + L·
L· + O2 → LOO·

29. Значение процессов свободно-радикального окисления

Значение процессов свободнорадикального окисления
В НОРМЕ
1. изменение свойств
мембран;
2. Фагоцитоз;
3. окисление
чужеродных
соединений
ПРИ ПАТОЛОГИИ
1. разрушение собственных
цитоплазматических
мембран;
2. Повреждение
собственных белков,
нуклеиновых кислот,
липидов.

30. Использование АФК в организме

1. Иммунная система. АФК используются фагоцитами тканевыми макрофагами, моноцитами и гранулоцитами
крови для разрушения бактерий, вирусов и онкоклеток.
Фагоциты с участием НАДФН2-оксидазы выделяют
супероксидный анион-радикал: НАДФН2 + 2O2 → НАДФ+ +
2О∙2 + 2Н+
Супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксидный
радикал в перекись водорода: 2О∙2 + 2H+ → H2O2+ O2
Под действием миелопероксидазы H2O2, превращается в
гипохлорит – соединение, разрушающее стенки
бактериальных клеток: H2O2 + Cl- → H2O + ClO-.
2. Поддержание гомеостаза.
Эйказаноиды – медиаторы воспаления
3. Внутриклеточное пищеварение. В пероксисомах
образуются АФК. Когда пероксисомы сливаются с
фагосомами, АФК обеспечивают внутриклеточное
пищеварение.

31. Значение свободнорадикального окисления

• Бактерицидное и цитотоксическое
действие
• Регуляция артериального давления
• Развитие радиационных повреждений
• Развитие УФ - эритемы кожи
• Развитие световых ожогов глаз
• Отравление ССI4

32.

Благодарю за внимание!