Дыхательная цепь

Дыхание тканевое (синоним клеточное дыхание) — совокупность окислительно-восстановительных процессов в клетках, органах и тканях, протекающих с участием молекулярного кислорода и сопровождающихся запасанием энергии в фосфорильной связи молекул АТФ.

Ферментные комплексы дыхательной цепи ( обозначены участки сопряжения окисления и фосфорилирования):

I. НАДН-KoQ-редуктаза (содержит промежуточные акцепторы водорода: флавинмононуклеотид и железосерные белки).

II. Сукцинат-KoQ-редуктаза (содержит промежуточные акцепторы водорода: ФАД и железосерные белки).

III. KoQН2-цитохром с-редуктаза (содержит акцепторы электронов: цитохромы b и с1, железосерные белки).

IV. Цитохром с-оксидаза (содержит акцепторы электронов: цитохромы а и а3, ионы меди Cu2+).

 

Окислительное фосфорилирование – это процесс образования АТФ из АДФ и неоргани ческого фосфата (Фн) в процессе тканевого дыхания. Согласно хемиосмотической теории Митчела синтез АТФ осуществляется за счет електрохимического потенциала, который созда ется градиентом концентраций ионов водорода. Комплексы I, III и IV расположены асимметрич но во внутренней мембране митохондрий и обра зуют 3 петли, которые обеспечивают перекачи вания протонов из матрикса митохондрий в межмембранное пространство. То есть комплек сы I, III и IV по сути служат протонными насоса ми. С каждой парой электронов, которые пере даются от субстрата к кислороду, эти три петли транспортируют в межмебранное простран ство 810 протонов (Н+). Источником протонов является диссоциация эндогенной воды: Н2O→Н++ОН, а энергия необходимая для транспорта ионов Н+ черпается за счет движения электронов. В матриксе накапливаются гидроксиданионы ОН, а в межмембранном про странстве ионы Н+ т.е. формируется трансмембранный электрохимический градиент кон центрации ионов Н+ – ∆µН+.

 

Коэфициент окислительного фосфорилирования (Р/О) этот число молекул неоргани ческого фосфата (Фн), которое перешло в органическую форму (в форму АТФ) в расчете на каждый поглощенный атом кислорода. Он равняется числу молекул АТФ, которые образу ются при перенесении 2х электронов по дыхательной цепи на один атом кислорода (макси мальное значение Р/О – 3). При окисления субстратов через НАДНКоQредуктазу (через I, III, IV комплексы), образуется 3 молекулы АТФ (Р/О = 3). При окислении субстратов через сукцинатКоQ–редуктазу (II, III, IV комплексы) образуется 2 молекулы АТФ (Р/О = 2).

 

Микросомальное окисление - совокупность реакций первой фазы биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных соединений, катализирующихся ферментными системами мембран эндоплазматического ретикулума гепатоцитов при участии цитохрома Р-450. При дифференциальном центрифугировании эндоплазматический ретикулум оказывается в микросомальной фракции, поэтому эти реакции получили название микросомальных, а соответствующие ферменты - микросомальных оксигеназ.

 

Суть реакций заключается в гидроксилировании вещества типа R-H с использованием одного атома молекулы кислорода О2, второй атом соединяется с протонами водорода H+ с образованием воды. Донором протонов водорода является восстановленный NADPH + H+. Таким образом, меняется структура исходного вещества, а значит и его свойства, причём они могут как угнетаться, так и наоборот, усиливаться. Гидроксилирование позволяет перейти процессу обезвреживания ко второй фазе — реакциям конъюгации, в ходе которых к созданной функциональной группе будут присоединяться другие молекулы эндогенного происхождения.

 

Уравнение реакции: RH + O2 + NADPH + H+ → ROH + H2O + NADP+