Биологическое окисление

Это система ОВР идущих при участии ферментов, которые являются источником энергии в тканях. Сходство его с горением - идет с поглощением О 2 и выделением СО 2, Н 2 О 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 С 5. Происходит в водных растворах

Теории биологического окисления 1. Теория активации О 2 при участии ферментов (Бах А.Н., 1897) по схеме: О а) Фермент + О 2 фермент О О б)Фермент + субстрат субстрат + фермент О окислен. О

Теория дегидрирования - Н 2 отнимается от субстрата при участии ферментов, а затем Н 2 переносится на О 2 (Палладин В.И., 1910), по схеме: Н Н а) субстрат + фермент субстрат + фермент Н окислен. Н Н б)фермент +О 2 фермент + Н 2 О 2 Н

Типы реакций дегидрирования В зависимости от субстрата их 4 типа: 1)Окисление насыщен. соединений в ненасыщенные СООН СН 2 -Н 2 СН СН 2 СН+ ФАД - Н 2 СООН янтарная к-та фумаровая к-та сукцинат дегидрогеназа

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 Н 2 от субстрата с переносом его на другие соединения ( не на О 2 ). Так окисляются спирты и альдегиды 2. Аэробные дегидрогеназы (оксидазы, флавин- зависимые). Содержат коферменты ФАД и ФМН. Функции: отнимают Н 2 от субстрата или НАД с переносом на цитохромы или О 2. Так окисляются аминок-ты, янтарная к-та

2) Окисление первичных и вторичных спиртов с образованием альдегидов и кетонов а) СН 3 -2НСН 3 СН 2 ОН О +НАД -Н 2 этанол С Н акоголь- дегидрогеназа (НАД) укс. альдегид б) СН 3 -2Н СН 3 СН - ОН С=О + НАД - Н 2 СООН СООН молочная к-та ПВК Лактат- дегидрогеназа (ЛДГ)

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

3. Убихиноны - содержат кофермент Q Функции: переносят электроны от ФАД - Н 2 на цитохромы 4. Ферменты геминовой природы (содержат гем). Сюда входят: цитохромы а, в, с, цитохромоксидаза (а а 3 ), каталаза и пероксидаза

Современное представление о биологическом окислении

Механизм биологического окисления СубстратДегидрогеназа Флавиновый фермент Цитохромы Цитохром- оксидаза 2О 2 Н2OН2O Флавопротеид 2НН2О2Н2О2 О2О2 + Н2О2Н2О2 О2О2 + -2Н НАД ФАД -2Н Ко Q -2Н bcaaa 3 2e – 2 О 2 – 2H + 3АТФ +2АТФ+1АТФ

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.

Окислительное фосфорилирование (схема) Т Е П Л О ~ 40% энергии -3Н 2 О Фосфорилирование АДФ: ~ 60% энергии 3АДФ+3Н 3 РО 4 3АТФ СУБСТРАТ ОКИСЛЕННЫЙ + Н 2 О -2Н + -2е О 2

МАКРОЭРГИЧЕСКИЕ ФОСФОРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ N N N N C C C C CН 2 О Р О ~Р О~ Р ОН НН Н Н ОН ООО О 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) NН2NН2 АТФ + Н 2 ОАДФ + Н 3 РО ,5 кДж/моль АТФ + 2Н 2 О АМФ + 2Н 3 РО ,7 кДж/моль Аденин Рибоза Остатки фосф. к-ты

Макроэргические фосфорные соединения (продолжение) NН~РО 3 Н 2 С NН N СН 3 СН 2 СООН Креатинфосфат (КФ) С СН 3 О ~РО 3 Н 2 О Ацетилфосфат СООН С О ~РО 3 Н 2 СН 2 Фосфопиро- виноградная кислота С О О ~РО 3 Н 2 СНОН СН 2 О-РО 3 Н 2 1,3 дифосфоглицериновая кислота

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.