Биоэнергетика – раздел биохимии, изучающий

Биоэнергетика – раздел биохимии, изучающий процессы превращения и запасания энергии в живых системах

Использование энергии организмами • Фототрофы (растения) – используют энергию солнечного излучения • Хемо-гетеро-трофы – (животные и человек) – используют энергию, выделяющуюся при распаде пищевых органических веществ. Эти вещества были ранее синтезированы растениями или животными. Пример: синтез глюкозы (крахмала) растениями и окисление ее в клетках человека и животных • Бактерии – часть хемогетеротрофы, другие – фотоаутотрофы и хемоаутотрофы

Макроэргические соединения • АТФ, ГТФ и другие трифосфаты, креатин- фосфат, фосфоенолпируват, ацетилкоэн- зим А, 1, 3 бифосфоглицерат, сукцинилко- фермент А • Макроэрги – посредники между окисляемы- ми субстратами и нуждами клетки • Макроэрги – система аккумулирования (АТФ, АДФ, Р, ионы магния • Время жизни молекулы АТФ – 1 или 2 мину- ты, за сутки человек созидает и расщепляет 50 кг АТФ

Пути расходования энергии 56%энергии получается из углеводов • Носители энергии – электроны. Энергия освобож- дается при окислении, к тому же получаются новые продукты для метаболизма • Поддержание температуры тела • Синтез белков, углеводов, липидов и др. органики • Осмотическая работа (транспорт веществ через мембраны) • Механическая работа (сокращение мышц) • Генерирование тока, света и др. (биолюминес- ценция)

Пути биологического окисления в клетках (тканевое дыхание) • Окисление путем дегидрирования (отнятие 2 Н) с переносом водорода на вдыхаемый кислород (аэробное) • То же с переносом 2 Н на другой акцептор (анаэробное) • Присоединение одного или двух атомов кислорода Аэробные процессы идут в митохондриях, микросомах и пероксисомах. Анаэробные – в цитоплазме

Дыхательная цепь (транспорта электронов) от 5 тыс. до 20 тыс. в каждой митохондрии • Окисляемый субстрат – НАД-дегидрогеназа – (ФАД), железо-серные белки – убихинон – цитохром в цитохром С 1, цитохром С, цитохромы – а и а 3, вдыхаемый кислород (полная цепь) • ФАД – убихинон – цитохром в, цитохром С 1, цитохром С – цитохромы а и а 3 (короткая цепь)

Цепи транспорта электронов в мембранах эндоплазматической сети и в цитоплазме • НАДФ – флавопротеин (ФАД, ФМН) – железо- серный белок, цитохром Р 450 – цитохорм В 5 • Особенности: не сопровождаются фосфори- лированием, не ведут к синтезу АТФ, окисля- ют субстрат кислородом непосредственно, энергия рассеивается в виде тепла, один из продуктов – перекись водорода. • Роль: окисление метаболитов, гидроксилиро- вание веществ при их синтезе, обезврежива- ние ксенобиотиков (делая их растворимыми)

ОБМЕН ЭНЕРГИИ Лекция 2

Субстраты окисления в цикле Кребса • Изоцитрат, альфа-кетоглутарат, сукцинат, малат • Регуляторные ферменты цикла : цитратсинтаза, изоцитратдегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа

Роль цикла Кребса • Распад молекул уксусной кислоты до СО 2 и воды • Цикл – генератор атомов водорода для дыхатель- ной цепи • Синтез АТФ (но уже в дыхательной цепи!) • Интегративен для основных видов обмена (углево- дов, липидов белков) • Получение новых метаболитов для синтеза глюкозы, дикарбоновых аминокислот, порфиринов

Схема дыхательной цепи митохондрий

Пути дегидрирования субстратов

Восстановление коэнзима Q

Изменение редокс -потенциалов в дыхательной цепи

Протонный потенциал в митохондриях

Н+транспортирующая - АТФ синтаза

АТФ- синтаза – самый маленький мотор

Механизм сопряжения дыхания и фосфорилирования АДФ

Перенос Н+ через мембрану митохондрий жирными кислотами

Свободные радикалы Борьба

Оксидативный стресс

Схема окислительного повреждения ДНК ОН*-

У млекопитающих замечено такое свойство: продолжительность жизни обратно пропорциональна образованию ядовитых форм кислорода в митохондриях. Чем слабее этот процесс, тем дольше живут животные.