Лекция 7. Биологическое окисление и окислительное фосфорилирование
Строение атома и молекулы кислорода
Окислительно-восстановительные реакции Под окислением понимают отщепление электронов, а под восстановлением - присоединение электронов. Окисление донора электронов всегда сопровождается восстановлением акцептора электронов. Этот принцип окислительно-восстановительных процессов применим и к биохимическим системам. В любой окислительно-восстановительной реакции участвует акцептор электронов (окислитель) и донор электронов (восстановитель). Например: (1) Сu + О → Сu 2+О 2 -. Суммарную реакцию (1) можно условно разделить на 2 полуреакции (2), (3): (2) Сu - 2 е → Сu 2+. (3) О + 2 е → О 2 -. В каждой из них участвует окисленная и восстановленная форма одного соединения; их называют сопряжённой парой, или редокспарой.
Окислительно-восстановительная пара E 0', V 2 Н+/Н 2 -0, 42 NAD+/NADH -0, 32 NADP+/NADPH -0, 32 NADH-дегидрогеназа (FMN-форма) -0, 30 NАDН-дегидрогеназа(FМNН 2 -форма) FАD-белок/FАDН 2 -белок -0, 05 Сукцинат/фумарат +0, 03 Убихинон/убихинол +0, 04 цит. b Fе 3+/цит. b Fe 2+ +0, 07 цит. c 1 Fе 3+/цит. c 1 Fe 2+ +0, 23 цит. с Fе 3+/цит. с Fе 2+ +0, 25 цит. а Fе 3+/цит. а Fе 2+ +0, 29 цит. a 3 Fе 3+/цит. а 3 Fе 2+ +0, 55 ½ O 2 + 2 Н++2 е/Н 20 +0, 82
Митохондриальная цепь переноса электронов
Дыхательная цепь
Последовательность промежуточных переносчиков протонов и электронов в дыхательной цепи 18
Компоненты митохондриальной цепи переноса электронов Название компонента NADHдегидрогеназа, комплекс I Простетическая группа FMN, Fe. S Донор e Акцептор е NADH Ko. Q Коэнзим Q, убихинон NADH Комплекс III (bc 1) р. Н 2 -дегидрогеназа, комплекс III Fe. S, гем b 1 (562), гемb 2(566), гемм с1 QH 2 Цитохром с Гем с Комплекс III Комплекс IV Цитохромоксидаза, комплекс IV Гем А Сu 2+ Цитохром с O 2 Сукцинатдегидроген аза, комплекс II FAD, Fe. S Сукцинат Ko. Q
Коферменты никотинамидных гидрогеназ
ФМН Fe. S 1 a Fe. S 1 b Fe. S 3 Fe. S 4 Fe. S 2
Строение железо-серных центров I - Fe. S-центр; атом железа связан координационными связями с четырьмя атомами серы, принадлежащими четырём остаткам цистеина в белке. II - Fе 2 S 2 -центр; каждый из двух атомов железа связан координационными связями с двумя атомами неорганической серы и двумя остатками цистеина в белке; III - Fe 4 S 4 центр; четыре атома железа связаны с четырьмя атомами серы и четырьмя остатками цистеина в белке. Атомы железа в Fe. S-центрах могут находиться в окисленном (Fe 3+) или восстановленном (Fe 2+) состоянии
Восстановление убихинона
Комплекс III От двух атомов водорода, которые переносятся на комплекс III от Co. Q, дальше по цепи транспортируются только электроны, два протона (H+)комплекс III выбрасывает в межмембранное пространство вместе с еще одной парой протонов, которые подхватываются комплексом из матрикса. Таким образом, комплекс III в сумме выбрасывает в межмембранное пространство 4 протона. Структура гема цитохромов b, с, с1
Комплекс VI. Структура и функция цитохромоксидазы
Гем А
Изменение электрического потенциала и свободной энергии при переносе электронов в дыхательной цепи
Сопряжение дыхания и синтеза АТФ в митохондриях
Сопряжение переноса электронов через дыхательный комплекс III с транспортом Н+ через мембрану
Строение и механизм действия АТФ-синтазы
ATP-синтаза
Схема трансмембранного переноса веществ за счёт энергии ΔμН
Механизм разобщения дыхания и фосфорилирования Протонированная форма 2, 4 -динитрофенола переносит протоны через внутреннюю мембрану митохондрий и препятствует образованию протонного градиента.
Домашнее задание: выход ATP при аэробном окислении 1 молекулы глюкозы до СО 2 и Н 2 О 1 Глюкоза +? Рi + ? АDP + ? O 2 → ? СО 2 + ? ATP + ? Н 2 О В какой реакции какого этапа образуются конечные продукты и восстановительные эквиваленты?
Скачать презентацию Лекция 7 Биологическое окисление и окислительное фосфорилирование
Лекция 7.Окислительное фосфорилирование.ppt