Энергетический обмен. Стадии катаболизма Б, Л, У. Источники восстановительных эквивалентов для электрон-транспортной цепи. Роль митохондрий в окислении водорода

1 стадия. Расщепление макромолекул на простые субъединицы.

Пища – основной источник Е.

Пища с Б, Ж, У попадает в ЖКТ, далее Б → амк, У→простые сахара, глю, Ж→ глицерин+ж.к.

2 стадия. Образование унифицированных продуктов.

Амк(NH3)→пируват, амк(кетогенный амин)→ацетилКоА

Глю(гликолиз)→ПВК

Глицерин+ж.к.(β-окисление)+СН₃-СО-S-КоА→ ацетилКоА

3 стадия. При полном окислении ацетилКоА до воды и угл.газа, образуется НАДН и ФАДН, что обеспечивает синтез АТФ в дыхательной цепи митохондрий.

ацетилКоА→ ЦТК +СО₂

ЦТК → восстанвленный потенциал в виде НАДН,ФАДН → траеспорт электронов → дыхательная цепь+Н₂О+АТФ → конечные продукты метаболизма.

Источники АТФ: дых.цепь митохондрий(окислит.фосфорилирование), ЦТК, β-окисление ж.к., окислительное декарбоксилирование α-кетокислот, гликолиз.

Источники НАДН: ЦТК(изоцитрат-ДГ, окисл.декарб-ие α-кетоглутарата, малатдегидрогеназа), гликолиз(глироальдегид-3-ф-ДГ), β-окисление ж.к. (ацетил-КоА-ДГ), окисл.декар-ие α-кетокислот.

Источники ФАДН₂: ЦТК(сукцинат-ДГ), β-окисление ж.к. (ацетил-КоА-ДГ), НАДН-дегидрогеназа –вторичная флавиновая ДГ(отщепление Н не от субстрата, а от НАДН⁺)

Митохондрии - основной источник АТФ в клетке. Митохондрия имеет две мембраны: наружную и внутреннюю. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя им.крипты, содержимое митохондрии, окруженное ее внутренней мембраной - "матрикс митохондрии". Внутри митохондрии имеется замкнутая в кольцо длинная молекула ДНК и весь аппарат синтеза белков, в том числе собственные митохондриальные рибосомы. Реакции цикла Кребса происходят в жидкости, заполняющей митохондрию, окислительное фосфорилирование - в ее внутренней мембране. Здесь имеется пять типов белков дыхательной цепи, свободно перемещающихся в пределах этой мембраны. Их функция - медленное поэтапное "сжигание" атомов водорода, доставляемых переносчиками НАД·Н и ФАД·Н2 с образованием молекул воды. Это делается так: белок №1 отбирает у НАД·Н электрон атома водорода и передает его белку №2, тот - белку №3, и так далее, до белка №5. Белки №2 и 4 имеют небольшие размеры, поэтому в мембране они двигаются значительно быстрее.№1, 3 и 5, по сути дела, выполняют роль курьеров, разносящих электроны по назначению. При этом энергия электрона все время уменьшается. Белок №5 накапливает четыре таких электрона, а затем производит реакцию образования воды:4е- + О2 + 4 Н+ =2 Н2О. Энергию, выделяющуюся при прохождении электрона по дыхательной цепи, белки № 1, 3 и 5 расходуют на выбрасывание протонов изнутри митохондрии в пространство между ее мембранами. В этом пространстве создается положительный заряд, а внутри митохондрии - отрицательный. Протоны, накопившиеся между мембранами, в этой ситуации имеют существенную потенциальную энергию за счет притяжения к внутренней части митохондрии. Во внутренней мембране, кроме белков дыхательной цепи, имеются молекулы еще одного белка - АТФ-синтетазы. Они пропускают протоны внутрь митохондрии, используя их потенциальную энергию для синтеза АТФ.