Биологическое окисление

1. Биологическоеокисление

2. Это система ОВР идущих при участии ферментов, которые являются источником энергии в тканях. Сходство его с горением - идет с поглощением О2 и выделением СО2, Н2О и энергии. Отличие от горения: 1. Это ферментативный процесс 2. Многоступенчатый процесс 3. Около 40% энергии запасается в хим. Связях молекул АТФ и др. 4. Идет при 37-400С 5. Происходит в водных растворах

3. Теории биологического окисления 1. Теория активации О2 при участии ферментов (Бах А.Н., 1897) по схеме: О а) Фермент + О2 фермент О О О б)Фермент + субстрат субстрат + фермент О окислен. О

4. Теория дегидрирования - Н2 отнимается от субстрата при участии ферментов, а затем Н2 переносится на О2 (Палладин В.И., 1910), по схеме: Н Н а) субстрат + фермент субстрат + фермент Н окислен. Н Н б)фермент +О2 фермент + Н2О2 Н

5. Типы реакций дегидрирования В зависимости от субстрата их 4 типа: 1)Окисление насыщен. соединений в ненасыщенные СООН СООН СН2 -Н2 СН СН2 СН + ФАД - Н2 СООН СООН янтарная к-та фумаровая к-та сукцинат дегидрогеназа

6. Ферменты и коферменты биологического окисления По характеру кофермента - эти ферменты делят на 4 группы: 1. Анаэробные дегидрогеназы (пиридинзависимые) Сод. коферменты НАД и НАДФ Функции: отнимают Н2 от субстрата с переносом его на другие соединения ( не на О2). Так окисляются спирты и альдегиды 2. Аэробные дегидрогеназы (оксидазы, флавин- зависимые). Содержат коферменты ФАД и ФМН. Функции: отнимают Н2 от субстрата или НАД с переносом на цитохромы или О2. Так окисляются аминок-ты, янтарная к-та

7. 2) Окисление первичных и вторичных спиртов с образованием альдегидов и кетонов а) СН3 -2Н СН3 СН2ОН О +НАД -Н2 этанол С Н акоголь- дегидрогеназа (НАД) укс. альдегид б) СН3 -2Н СН3 СН - ОН С=О + НАД - Н2 СООН СООН молочная к-та ПВК Лактат- дегидрогеназа (ЛДГ)

8. 3) окисление гидратных форм альдегидов СН3 СН3 СН3 О+Н2 ОН -2Н СООН + НАД -Н2 С С НАД укс. кис-та Н ОН укс. альдегид Н 4) Окисление аминокислот и аминов СН3 СН3 СН-NН2 -2Н С=NН +ФАД - Н2 СООН оксидаза СООН ала (ФАД) имино к-та

9. 3. Убихиноны - содержат кофермент Q Функции: переносят электроны от ФАД - Н2 на цитохромы 4. Ферменты геминовой природы (содержат гем). Сюда входят: цитохромы а, в, с, цитохромоксидаза (а а3 ), каталаза и пероксидаза

10. Современное представление о биологическом окислении

11. Механизм биологического окисления 2Н + О2 Н2О2 2Н + О2 Н2О2 +1АТФ +2АТФ Флавопротеид Флавопротеид ФАД -2Н -2Н -2Н НАД Флавиновый фермент Субстрат Дегидрогеназа 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2О2 2О2– b c a aa3 Ко Q Цитохром- оксидаза Цитохромы 2H+ Н2O 3АТФ

12. Окислительное фосфорилирование - это синтез АТФ и др. макроэргических соединений за счет энергии биолог. окисления. При окислении выделяется энергия около 60% ее превращается в тепло, а около 40% идет на синтез АТФ.

13. Окислительное фосфорилирование (схема) Фосфорилирование АДФ: -3Н2О Т Е П Л О 3АДФ+3Н3РО4 3АТФ ~ 60% энергии ~ 40% энергии -2Н+ -2е- +12О2 СУБСТРАТ ОКИСЛЕННЫЙ СУБСТРАТ + Н2О

14. N N N N МАКРОЭРГИЧЕСКИЕ ФОСФОРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ NН2 О ОН ОН О О О C C C C CН2 О Р О ~РО~Р ОН Аденин ОН ОН ОН Н Н Н Н Остатки фосф. к-ты Рибоза А д е н о з и н т р и ф о с ф о р н а я к и с л о т а (АТФ) АТФ + Н2О АДФ + Н3РО4 + 32,5 кДж/моль АМФ + 2Н3РО4 + 34,7 кДж/моль АТФ + 2Н2О

15. Макроэргические фосфорные соединения (продолжение) NН~РО3Н2 СООН О NН С С ~РО3Н2 О С ~РО3Н2 О СН3 N СН2 СН3 СН2 Фосфопиро- виноградная кислота Ацетилфосфат СООН Креатинфосфат (КФ) О С ~РО3Н2 О СНОН СН2О-РО3Н2 1,3 дифосфоглицериновая кислота

16. Свободное окисление ( разобщения окисления и фосфорилирования) - это явление когда окисление идет но синтеза АТФ и др. не происходит и почти вся эта энергия превращается в тепло. В-ва, вызывающие разобщение наз. Разобщители: 1. Гормоны щитов. железы, половые и надпочечников. 2. Ненасыщенные жирные и желчные к-ты. 3. Эфир, дикумарол.