Дыхательная цепь

Дыхательная цепь (цепь переноса электронов) - это цепь сопряженных окислительно-восстановительных реакций, в ходе работы которой водород, отщеп­ленный от субстратов, переносится на кислород с образованием воды и энергии. Назначение дыхательной цепи - генерирование энергии.

Компоненты дыхательной цепи называются дыхательными переносчиками. Большинство из них (кроме убихинона) являются сложными белками:

1) НАДН-дегидрогеназа(НАДН-ДГ)

2) КоQ (убихинон )

3) Цитохромы (b, c₁, c, a, а₃)

Ионы кислорода и протоны водорода взаимодействуют с образованием воды (эндогенная или метаболическая).

Перенос электронов по дыхательной цепи происходит по градиенту окислительно-восстановительного потенциала (Е_о). Синтез АТФ происходит в тех участках дыхательной цепи, где наибольший перепад окислительно-восстановительного потенциала.

Таким образом, в дыхательной цепи синтез АТФ (фосфорилирование) энергетически сопряжен с переносом электронов, то есть окислением дыхательных переносчиков.

Синтез АТФ, сопряженный с переносом электронов по дыхательной цепи, называется окислительным фосфорилированием.

Окисление 1 молекулы НАДН приводит к синтезу 3 молекул АТФ, окисление 1 молекулы ФАДН₂ - к образованию 2 молекул АТФ.

Энергия переноса электронов запасается на внутренней мембране митохондрий виде электрохимического потенциала.

Сопряжение в дыхательной цепи - это такое состояние, когда окис­ление (перенос электронов) сопровождается фосфорилированием, то есть синтезом АТФ.

Разобщение - это такое состояние дыхательной цепи, когда окисление идет, а фосфорилирование не происходит, то есть пункты фосфорилирова-ния выключены полностью или частично. В результате энергия мембранного потенциала будет рассеиваться в виде тепла.

1. АДФ стимулирует работу дыхательной цепи. Это явление называется дыхательным контролем.

2. АТФ тормозит работу дыхательной цепи и потребление кислорода.

3. Разобщители повышают скорость переноса электронов по дыхательной цепи и выводят ее из-под контроля АТФ.

4. Ротенон блокирует дыхательную цепь на участке НАДН - КоQ;

Амитал, антимицин - на участке между цитохромами b и c;

цианиды и окись углерода блокируют цитохромоксидазу, при этом вся дыхательная цепь не работает.

5. Адреналин и глюкагон активируют работу дыхательной цепи.

Свободное окисление - это окисление без образования АТФ.

Возрастные особенности:

Основным источником энергии во внутриутробном периоде являются углеводы, а с первых часов постнатального периода – жиры. Глюкоза стимулирует липогенез, особенно в грудном возрасте.

Бурая жировая ткань участвует в процессе терморегуляции и является важным источником тепла, которое идет на разогревание спинного мозга и крупных сосудов. Бурый жир выполняет свою теплорегулирующую роль не только у новорожденных, но и у человека при акклиматизации к холоду.

Несмотря на то, что жировая ткань обнаруживается у человеческих плодов уже на ранних стадиях развития, источником энергии она становится только после рождения ребенка, когда потребность в энергии резко возрастает.

5.3. Самостоятельная работа по теме:

Лабораторная работа: