рефераты бесплатно
Рефераты бесплатно, курсовые, дипломы, научные работы, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения,рефераты литература, рефераты биология, рефераты медицина, рефераты право, большая бибилиотека рефератов, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент и многое другое.
ENG
РУС
 
рефераты бесплатно
ВХОДрефераты бесплатно             Регистрация

Биологическое окисление  

Биологическое окисление

УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра биоорганической и биологической химии

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

Биологическое окисление.

Исполнители: студентки

педиатрического

факультета 223 группы

Заруба Н.С., Чащина Е.Е.

Руководитель: доцент,

к.м.н. Трубачев С.Д.

Рецензент:

Екатеринбург 2002.

Содержание.

I. Введение………………………………………………………………...3

II. Общие представления о биологическом окислении.

Окислительно-восстановительные системы и потенциалы……..3

III. Пути использования кислорода в клетке……………………………...5

. Оксидазный путь использования кислорода. Митохондрии.

Ферменты, их локализация и значение в процессах окисления…….5

IV. Этапы утилизации энергии питательных веществ…………………...6

V. Окислительное фосфорилирование……………………………………9

. Хемиосмотическая теория Митчелла……..……….………………..9

. Редокс – цепь окислительного фосфорилирования………………10

VI. Цикл Кребса…………………………………………………………21

. Открытие ЦТК……………………………………………………..22

. Реакции, ферменты. Регуляция…………………………………...23

VII. Макроэргические соединения и связи……………………………...29

VIII. Витамин РР. Участие в процессах окисления…………………….30

IX. Микросомальное окисление…………………………………………31

. Монооксигеназные реакции………………………………………31

. Диоксигеназные реакции………………………………………….32

. Цитохромы…………………………………………………………32

X. Пероксидазный путь использования кислорода…………………..33

XI. Ферментативная антиоксидантная защита…………………………34

. Супероксиддисмутаза, каталазы, пероксидазы………………….34

XII. Неферментативная антиоксидантная защита………………………35

. Витамины С, Е и Р…………………………………………….…...35

XIII. Заключение…………………………………………………………..38

XIV. Список литературы…………………………………………………..39

Введение.

В химии окисление определяется как удаление электронов, а

восстановление - как присоединение электронов; это можно

проиллюстрировать на примере окисления ферро-иона в ферри-ион:

Fe2+-e > Fe3+

Отсюда следует, что окисление всегда сопровождается восстановлением

акцептора электронов. Этот принцип окислительно-восстановительных процессов

в равной мере применим к биохимическим системам и характеризует природу

процессов биологического окисления.

Хотя некоторые бактерии (анаэробы) живут в отсутствие кислорода, жизнь

высших животных полностью зависит от снабжения кислородом. Кислород,

главным образом, используется в процессе дыхания – последнее можно

определить как процесс улавливания клеточной энергии в виде АТФ при

протекании контролируемого присоединения кислорода с водородом с

образованием воды. Кроме того, молекулярный кислород включается в различные

субстраты при участии ферментов, называемых оксигеназами. Многие лекарства,

посторонние для организма вещества, канцерогены (ксенобиотики) атакуются

ферментами этого класса, которые в совокупности получили название цитохрома

Р450.

Гипоксические нарушения метаболизма клетки занимают ведущее место в

патогенезе критических состояний. Главную роль в формировании необратимости

патологических процессов приписывают крайним проявлениям расстройства

клеточного метаболизма. Адекватное обеспечение клетки кислородом является

основным условием сохранения ее жизнеспособности.[12,1992]

Введением кислорода можно спасти жизнь больных, у которых нарушено

дыхание или кровообращение. В ряде случаев успешно применяется терапия

кислородом под высоким давлением; следует однако отметить, что интенсивная

или продолжительная терапия кислородом под высоким давлением может вызвать

кислородное отравление.[2,1994]

При написании данной работы перед нами стояла цель: изучить биологическое

окисление и его значение в жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Для этого мы рассмотрели:

. использование кислорода клеткой;

. источники энергии клетки – цикл лимонной кислоты (цикл Кребса),

окислительное фосфорилирование;

. микросомальное окисление;

. антиоксидантную защиту

Общие представления о биологическом окислении.

Окислительно-восстановительные системы и потенциалы.

Источник энергии, используемый для выполнения всех видов работ

(химической, механической, электрической и осмотической) – это энергия

химической связи. Высвобождение энергии углеводов, жиров, белков и других

органических соединений происходит при их окислительно-восстановительном

распаде. Высвобожденная энергия затрачивается на синтез АТФ.

Изменение свободной энергии, характеризующее реакции окисления и

восстановления, пропорционально способности реактантов отдавать или

принимать электроны. Следовательно, изменение свободной энергии

окислительно-восстановительного процесса можно характеризовать не только

величиной (G0', но и величиной окислительно-восстановительного потенциала

системы (Ео). Обычно окислительно-восстановительный потенциал системы

сравнивают с потенциалом водородного электрода, принимая последний за ноль,

0В при рН=0. Однако для биологических систем удобнее использовать

окислительно-восстановительный потенциал при рН=7,0 (Ео'); при таком рН

потенциал водородного электрода равен -0,42В.[10,1993]

Пользуясь таблицей 1, можно предсказать, в каком направлении пойдет

поток электронов при сопряжении одной окислительно-восстановительной

системы.

Таблица 1. Стандартные потенциалы некоторых окислительно-

восстановительных систем.[10,1993]

|Система |Ео(/ Вольт |

|Кислород/вода |+0,82 |

|Цитохром a: Fe3+/Fe2+ |+0,29 |

|Цитохром с: Fe3+/Fe2+ |+0,22 |

|Убихинон: окисл./восстан. |+0,10 |

|Цитохром b:Fe3+/Fe2+ |+0,03 |

|Фумарат/сукцинат |+0,03 |

|Флавопротеин: окисл./восстан. |-0,12 |

|Оксалоацетат/малат |-0,17 |

|Пируват/лактат |-0,19 |

|Ацетоацетат/гидрооксибутират |-0,27 |

|Липоат: окисл./восстан. |-0,29 |

|НАД+/НАДН |-0,32 |

|H+/H2 |-0,42 |

|Сукцинат/альфакетоглутарат |-0,67 |

Пути использования кислорода в клетке.

Существует три пути использования кислорода в клетке, которые

характеризуются следующими реакциями:

1) оксидазный путь (90% поступившего кислорода

восстанавливается до Н2О при участии фермента

цитохромоксидазы)

02+4е+4Н+ > 2Н2О

2) оксигеназный путь (включение в субстрат одного атома кислорода -

монооксигеназный путь, двух атомов кислорода -диоксигеназный путь)

-монооксигеназный путь

-диоксигеназный путь

3) свободно-радикальный путь (идет без участия ферментов и АТФ не

образуется).

Оксидазный путь использования кислорода. Митохондрии. Ферменты, их

локализация и значение в процессе окисления.

Митохондрии справедливо называют "энергетическими станциями" клетки,

поскольку именно в этих органеллах в основном происходит улавливание

энергии, поставляемой окислительными процессами. Митохондриальную

систему сопряжения окислительных процессов с генерацией

высокоэнергетического интермедиатора АТФ называют окислительным

фосфорилированием.

Митохондрии имеют наружную мембрану, проницаемую для большинства

метаболитов, и избирательно проницаемую внутреннюю мембрану с множеством

складок (крист), выступающих в сторону матрикса (внутреннего пространства

митохондрий). Наружная мембрана может быть удалена путем обработки

дигитонином; она характеризуется наличием моноаминоксидазы и некоторых

других ферментов (например, ацил-КоА-синтетазы, глицерофосфат-

ацилтрансферазы, моноацилглицерофосфат-ацилтрансферазы, фосфолипазы А2).

В межмембранном пространстве находятся аденилаткиназа и креатинкиназа. Во

внутренней мембране локализован фосфолипид кардиолипин.

В матриксе находятся растворимые ферменты цикла лимонной кислоты и

ферменты (-окисления жирных кислот, в связи с этим возникает необходимость

в механизмах транспорта метаболитов и нуклеотидов через внутреннюю

мембрану. Сукцинатдегидрогеназа локализована на внутренней поверхности

внутренней митохондриальной мембраны, где она передает восстановительные

эквиваленты дыхательной цепи на уровне убихинона (минуя первую окислительно-

восстановительную петлю). 3-гидроксибутиратдегид рогеназа локализована на

матриксной стороне внутренней митохондриальной мембраны. Глицерол-3-фосфат-

дегидрогеназа находится на наружной поверхности внутренней мембраны, где

она участвует в функционировании глицерофосфатного челночного

механизма.[10,1993]

Этапы утилизации энергии питательных веществ.

Утилизация энергии питательных веществ - сложный процесс, который

протекает в три стадии, согласно следующей схеме:

Схема 1. Стадии катаболизма питательных веществ.[1,1994]

На стадии 1 крупные молекулы полимеров распадаются на мономерные

субъединицы: белки на аминокислоты, полисахариды на сахара, а жиры на

жирные кислоты и холестеоролы. Этот предварительный процесс, называемый

пищеварением, осуществляется главным образом вне клеток под действием

ферментов, секретируемых в полость пищеварительного тракта. На стадии 2

образовавшиеся небольшие молекулы поступают в клетки и подвергаются

дальнейшему расщеплению в цитоплазме. Большая часть углеродных и водородных

атомов сахаров превращается в пируват, который, проникнув в митохондрии,

образует там ацетильную группу химически активного соединения

ацетилкофермента А (ацетил-СоА). Большое количество ацетил-СоА образуется

также при окислении жирных кислот. На стадии 3 происходит полное

расщепление ацетильной группы ацетил-СоА до СО2 и Н2О. Именно на этой

заключительной стадии образуется большая часть АТФ. В серии сопряженных

химических реакций больше половины той энергии, которую, согласно

теоретическим расчетам, можно извлечь из углеводов и жиров при окислении их

до Н2О и СО2, используется для осуществления энергетически невыгодной

реакции Фн + АДФ ( АТФ. Поскольку остальная часть энергии, высвобождающейся

при окислении, выделяется клеткой в виде тепла, результатом образования АТФ

является общее возрастание неупорядоченности Вселенной, что полностью

соответствует второму закону термодинамики.

Благодаря образованию АТФ энергия, первоначально извлеченная путем

окисления из углеводов и жиров, преобразуется в более удобную

концентрированную форму химической энергии. В растворе, находящемся во

внутриклеточном пространстве типичной клетки, имеется примерно 1 млрд.

молекул АТФ, гидролиз которых до АДФ и фосфата обеспечивает необходимой

энергией множество энергетически невыгодных реакций.

Самым важным этапом стадии 2 катаболизма является гликолиз –

последовательность реакций, приводящих к расщеплению глюкозы. При гликолизе

молекула глюкозы, содержащая 6 атомов углерода, превращается в 2 молекулы

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7


© 2010.