Виконати лабораторні досліди.

Ємельяненко С.М., Каданер Л.І., Комарова О.А. Хімія і біологічна хімія. К. «Вища школа», 1988. Дослід № 1 С. 112.

 

Перетворення речовин та енергії в організмах підкоряється законам термодинаміки (а саме, другому закону термодинаміки): енергія не зникає та не виникає нізвідки, а лише перетворюється з одного виду в інший без зміни загального рівня енергії. При будь–якому перетворюванні енергії відбувається зростання ентропії системи і навколишнього середовища.

Ентропія–це частина загальної енергії системи, яка не використовується для виконання роботи і розсіюється у вигляді теплоти.

Вивчення процесів окисления було започатковано М В. Ломоносовим та А Лавуазьє на основі дослідження продуктів згоряння. А Лавуазье, співставлюючи процеси горіння з процесами дихання в живих оргашзмах, звернув увагу на подібність між ними. При диханні, як і при згорянні, відбувається поглинання кисню та утворення СО2 і Н2О. Під час окислення глюкози до кінцевих продуктів виділяється 2881 кДж/моль, стільки ж і при згорянні.

Процес біологічного окислення проходить поетапно. У ньому беруть участь ферментні системи, які містять у вигляді небілкової частини НАД+, НАДФ+, ФМН, ФАД, убіхінони і залізопорфіринові комплекси.

На першому етапі біологічного окислення відбувається дегідрування субстратів–продуктів розщеплення білків, жирів, вуглеводів за участю ферментів дегідрогеназ (оксидоредуктаз), що містять коферменти НАД+, НАДФ+. Функціональною групою дегідрогеназ є амід нікотинової кислоти. Атоми водню, що відщепилися, приєднуються до вуглецю в положенні 4 нікотинамідного кільця.

 

Далі, на наступному етапі, акцептором aтомів водню е група флавінових ферментів, які у вигляді небілкової частини містять ФМН. Вони здійснюють перенесення атомів водню від вiднoвлeниx НАД або НАДФ. Цей процес можна показати такою схемою:

 

НАД⁺ ФМН'Н, (відновлена форма)

 

 

Наступним етапом є перенесення електронів i протоніВ від відновлених форм ФМН на убіхінони (коензим Q).

 

 

 

 

На наступному етaпі з коензиму Q протони атомів водню переходять у навколишнє середовище, а електрони поступають на цитохромну систему. Цитохромна система складається з ряду оксидоредуктаз, небілковою частиною яких є залізопорфірини, близькі за своею будовою до гему. Існує понад 20 цитохромів, вони позначаються латинськими буквами–a, b, c, d.

В цитохромну систему входять цитохроми i фермент — цитохромоксидаза (aa_s). Характерною особливктю цієї системи ферментів є те, що вони переносять електрони з віновленого коензиму Q на кисень, а останній, сполучаючись з іонізованими атомами водню, утворює воду:

Отже, на завершальному етапі дихання здійснюються два процеси — приєднання до кисню електронів i перетворення його на негативно заряджений ioн (іонізація), а потім приєднання до іонізованого кисню пpoтонів з утворенням молекули води. Молекулярний кисень О₂ приєднуе до себе 4 електрони i 4 протони, а оскільки через систему цитоxpoмiв переноситься лише 2 електрони, використовуеться ^х/₂ О₂. Завершальний етап тканинного дихання можна зобразити такою схемою:

 

 

О²" + 2Н+→Н₂О.

 

 

У процесі перенесення електронів через систему дихального ланцюга проходить поступове вивільнення акумульованої в них eнepгiї i до кисню вони переносяться вже енергетично бідними, тому утворення во­ди в організмі не супроводжується вибухом, як у випадку утворення гримучого газу.

 

Будова коферментів НАД, ФАД, КоQ, Окислені і відновлені форми.