Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования — — Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ Реферат

Окислительное фосфорилирование. механизмы, нарушения. : farmf | литература для фармацевтов

Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование состоит из процессов окисленияи фосфорилирования, которые между собой сопряжены.

Катаболизм органических веществ в тканях сопровождается потреблением кислорода и выделением СО2. Этот процесс называют тканевым дыханием. Кислород в этом процессе используется как акцептор водорода от окисляемых (дегидрируемых) веществ (субстратов), в результате чего синтезируется вода. Процесс окисления можно представить следующим уравнением: SH2 1/2 O2 → S H2O. Окисляемые различные органические вещества (S – субстраты), представляют собой метаболиты катаболизма, их дегидрирование является экзоэргическим процессом. Энергия, освобождающаяся в ходе реакций окисления, либо полностью рассеивается в виде тепла, либо частично тратится на фосфорилирование ADP с образованием АТР. Организм превращает около 40% энергии, выделяющейся при окислении, в энергию макроэргических связей АТР. Большинство организмов в биосфере использует этот способ или очень сходный с ним (в качестве терминального акцептора водорода может быть не кислород, а другое соединение) как основной источник энергии, необходимый для синтеза внутриклеточной АТР. Таким путем клетка превращает химическую энергию питательных веществ, поступивших извне, в утилизируемую метаболическую энергию. Реакция дегидрирования и способ превращения выделившейся энергии путем синтеза АТР – это энергетически сопряженные реакции. Целиком весь сопряженный процесс называется окислительным фосфорилированием ADP:

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Окислительное фосфорилирование ADP

СХЕМА ЭТАПОВ КАТАБОЛИЗМА

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

1-й этап. Образование мономеров из полимеров.
Полимеры → Мономеры
Белки → Аминокислоты
Крахмал → Глюкоза
Жиры → глицерин жирные кислоты

2-й этап. Превращение мономеров в ПВК и Ацетил-КоА.

3-й этап. Превращение Ацетил-КоА в конечные продукты катаболизма: СО2 и Н2О.

Для всех классов веществ последний этап катаболизма одинаков: на 3-м этапе образуется большинство субстратов митохондриального окисления – 4 вещества из 9 основных и 5-й субстрат – ПВК.

Процесс окисления

Процесс окисления происходит при движении электронов по дыхательной цепи от субстратов тканевого дыхания на кислород. Дыхательная цепь окислительного фосфорилирования состоит из 4 белковых комплексов, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрий и небольших подвижных молекул убихинона и цитохрома С, которые циркулируют в липидном слое мембраны между белковыми комплексами.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Комплекс I – НАДН2 дегидрогеназный комплекс самый большой из дыхательных ферментных комплексов – имеет молекулярную массу свыше 800КДа, состоит из более 22 полипептидных цепей, в качестве коферментов содержит ФМН и 5 железо-серных (Fe2S2 и Fe4S4) белков.

Комплекс II – СДГ. В качестве коферментов содержит ФАД и железо-серный белок.

Комплекс III – Комплекс bc1 (фермент QH2 ДГ), имеет молекулярную массу 500КДа, состоит из 8 полипептидных цепей, и вероятно существует в виде димера. Каждый мономер содержит 3 гема, связанных с цитохромами b562, b566, с1, и железо-серный белок.

Комплекс IV – Цитохромоксидазный комплекс имеет молекулярную массу 300КДа, состоит из 8 полипептидных цепей, существует в виде димера. Каждый мономер содержит 2 цитохрома (а и а3) и 2 атома меди.

Коэнзим Q (убихинон). Липид, радикал которого у млекопитающих образован 10 изопреноидными единицами (Q10). Убихинон переносит по 2Н и 2е-.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Цитохром с. Периферический водорастворимый мембранный белок с массой 12,5КДа, содержит 1 полипептидную цепь из 100 АК, и молекулу гема.

Молекулярные соотношения между компонентами дыхательной цепи отличаются в разных тканях. Например, в миокарде, на 1 молекулу НАДН2 дегидрогеназного комплекса приходиться 3 молекулы комплекса b-c1, 7 молекул цитохромоксидазного комплекса, 9 молекул цитохрома С и 50 молекул убихинона.

Электрохимический потенциал. Компоненты дыхательной цепи располагаются в мембране в порядке повышения их редокс-потенциала. При переходе е- от комплекса с низким редокс-потенциалом к комплексу с более высоким редокс-потенциалом происходит выделение свободной энергии. При окислении 1 НАДН2 выделяется 220 кДж/моль свободной энергии.

I, III и IV комплексы дыхательной цепи используют 65-70% этой свободной энергии для переноса Н из матрикса митохондрий в межмембранное пространство, 30-35% свободной энергии рассеивается в виде тепла.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ Этапы движения е по дыхательной цепи

  1. 2е-  от НАДН2, проходят через I комплекс (ФМН→SFe белок) на КоQ, высвобождаемая при этом энергия обеспечивает перекачку Н (механизм переноса Н   неизвестен).
  2. КоQ с 2е- забирает у воды 2Н из матрикса и превращается в КоQН2 (восстановление КоQ проходит также с участием комплекса II).
  3. КоQН2 переносит 2е- на комплекс III, а 2Н в межмембранное пространство.
  4. Цитохром С переносит е- c III комплекса на IV комплекс.
  5. IV комплекс сбрасывает е- на О2, высвобождаемая при этом энергия обеспечивает перекачку Н (механизм переноса Н   неизвестен).
  6. При переносе Н из матрикса в межмембранное пространство на внутренней мембране создается осмотический градиент протонов ∆рН = 60 мВ (при ∆рН=1) (в матриксе рН выше, чем в цитозоле). Так как каждый Н несет положительный заряд, на внутренней мембране также появляется разность потенциалов ∆V=160мВ, внутренняя сторона мембраны заряжается отрицательно, внешняя – положительно.

В сумме осмотический градиент протонов и разность потенциалов образуют электрохимический потенциал, который в типичной клетке составляет около 60 160=220 мВ.

Механизм переноса Н через мембрану до конца не изучен. Вероятно, у разных компонентов дыхательной цепи существуют разные механизмы сопряжения транспорта е-  с перемещением Н .

Образовавшийся на внутренней мембране митохондрий электрохимический потенциал используется для:

  • фосфорилирования АДФ в АТФ;
  • транспорта веществ через мембрану митохондрий;
  • теплопродукцию.

Окислительное фосфорилирование. Процесс фосфорилирования

Процесс фосфорилирования осуществляется АТФ-синтетазой (Н -АТФ-аза), которая потребляет 40-45% свободной энергии, выделившейся при окислении. Н -АТФ-аза интегральный белок внутренней мембраны митохондрий, она состоит из 2 белковых комплексов F0 и F1.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Гидрофобный комплекс F погружён в мембрану и служит основанием, которое фиксирует АТФ-синтазу в мембране. Он состоит из нескольких субъединиц, образующих канал, по которому протоны переносятся в матрикс.

Комплекс F1 выступает в митохондриальный матрикс. Он состоит из 9 субъединиц (3α, 3β, γ, δ, ε). Субъединицы α и β уложены попарно, образуя «головку»; между а- и β-субъединицами располагаются 3 активных центра, в которых происходит синтез АТФ; γ, δ, ε – субъединицы связывают комплекс F1, с F0.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

АТФ-синтетаза обеспечивает обратимое взаимопревращение энергии электрохимического потенциала и энергии химических связей.

Электрохимический потенциал внутренней мембраны заставляет Н двигаться из межмебранного пространства по каналу АТФ-синтазы в матрикс митохондрий. При каждом переносе протонов через канал Fo энергия электрохимического потенциала расходуется на поворот стержня, в результате которого циклически изменяется конформация а- и β-субъединиц и все 3 активных центра, образованных парам α- и β-субъединиц, катализируют очередную фазу цикла: 1) связывание АДФ и Н3РО4; 2) образование фосфоангидридной связи АТФ; 3) освобождение конечного продукта АТФ.

Рефераты:  ЛФК при инсульте: подбор комплекса упражнений с инструктором в центре реабилитации в Москве

Окислительное фосфорилирование. Специфические ингибиторы тканевого дыхания

К ним относятся вещества, прекращающие работу того или иного комплекса дыхательной цепи. Ингибитором комплекса I является яд растительного происхождения РОТЕНОН. Некоторые народности раньше использовали его в рыбной ловле. Ингибиторами комплекса IV являются ЦИАНИДЫ, угарный газ СО, сероводород H2S.

Окислительное фосфорилирование. Сопряжения и разобщения 

Процесс окисления создает электрохимический потенциал, а процесс фосфорилирования его использует. Таким образом, электрохимический потенциал обеспечивает сопряжение (связывание) процессов окисления и фосфорилирования (окислительного фосфорилирования).

Так как необходимый для сопряжения электрохимический потенциал создают I, III и IV комплексы дыхательной цепи, их называют пунктами сопряжения окисления и фосфорилирования.

Повреждение внутренней мембраны митохондрий или увеличение ее проницаемости под действием разобщителей вызывает исчезновение электрохимического потенциала, разобщение процессов окисления и фосфорилирования, и прекращение синтеза АТФ.

Разобщение дыхания и фосфорилирова­ния назы­вают явление исчезновения на мембране электрохимического потенциала под действием разобщителей и прекращение синтеза АТФ.

Убедительные экспериментальные доказательства в пользу описанного механизма сопряжения дыхания и фосфорилирования были получены с помощью ионофоров. Молекулы этих веществ, как правило, липофильны и способны переносить ионы через мембрану. Например, 2,4-динитрофенол (протонофор) легко диффундирует через мембрану, в ионизированной и неионизированной форме, перенося протоны в сторону их меньшей концентрации в обход протонных каналов. Таким образом, 2,4-динитрофенол уничтожает электрохимический потенциал, и синтез АТР становится невозможным, хотя окисление субстратов при этом происходит. Энергия дыхательной цепи в этом случае полностью рассеивается в виде теплоты. Этим объясняется пирогенное действие разобщителей. Разобщающим действием обладают гормон щитовидной железы – тироксин, а также некоторые антибиотики, такие как валиномицин и грамицидин.

Разобщителями являются вещества, которые могут переносить протоны (протонофоры) или другие ионы (ионофоры) через мембрану минуя каналы АТФ-синтетазы. В результате разобщения количество АТФ снижается, АДФ увеличивается, возра­стает скорость потребления О2, окисления НАДН2, ФАДН2, а образовавшаяся свободная энергия выделяется в виде теп­лоты.

Как правило, разобщители — липофильные веще­ства, легко проходящие через мембраны. Например, вещество 2,4-динитрофенол (переносит Н ), лекарство – дикумарол, метаболит – билирубин, гормон щитовидной железы – ти­роксин, антибиотики – валиномицин и грамицидин.

Окислительное фосфорилирование. Вещества-разобщители процессов окисления и фосфорилирования

Они не прекращают процессов окисления, но снижают синтез АТФ. Дыхательная цепь работает, а АТФ при этом синтезируется в меньшем количестве, чем в норме. Тогда энергия, получаемая при переносе электронов по цепи МтО, выделяется в виде тепла. Такое состояние, когда происходит окисление субстратов, а фосфорилирование (образование АТФ из АДФ и Ф) не идет, называется РАЗОБЩЕНИЕМ ОКИСЛЕНИЯ И ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ. К такому состоянию может приводить действие веществ-разобщителей:

2,4-ДИНИТРОФЕНОЛ, открытый в 1944 году Липманом, при введении в организм повышает температуру тела и понижает синтез АТФ. Это вещество, наряду с другими, открытыми позже, пытались использовать для лечения ожирения, но безуспешно.

Механизм действия веществ-разобщителей становится понятням только с точки зрения хемиоосмотической теории.

Разобщители являются слабыми кислотами, растворимыми в жирах. В межмембранном пространстве они связывают протоны, и затем диффундируют в матрикс, тем самым снижая DmH .

Подобным действием обладает и йодсодержащие гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин. При состояниях, сопровождающихся гиперфункцией щитовидной железы (например, Базедова болезнь), больным не хватает энергии АТФ: они много едят (нужно большое количество субстратов для окисления), но при этом теряют в весе. Большая часть энергии выделяется в виде тепла.

Схема цепи митохондриального окисления не раскрывает механизма образования АТФ путем окислительного фософорилирования. Этот механизм объясняется гипотезой П.Митчелла.

Окислительное фосфорилирование. Коэффициент

Для оценки эффективности окислительного фосфорилирования используют коэффициент окислительного фосфорилирования (Р/О).
Коэффициентом окислитель­ного фосфорилирования называют от­ношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), поглощённого в процессе дыхания.
При окисление молекулы НАДН2, е по дыхательной цепи проходят 3 пункта сопряжения, что обеспечивает синтез 3 АТФ при затрате 3 Н3РО4 и 3 АДФ на 1 атом кислорода. Соответственно для НАДН2 Р/О=3.
При окисление молекулы ФАДН2, е по дыхательной цепи проходят только 2 пункта сопряжения, что обеспечивает синтез 2 АТФ при затрате 2 Н3РО4 и 2 АДФ на 1 атом кислорода. Соответственно для ФАДН2 Р/О=2.

Эти величины Р/О отражают теоретический максимум синтеза АТФ, фактически эта величи­на меньше из-за затрат на транспорт.

Окислительное фосфорилирование. Дыхательный контроль

В норме субстраты тканевого дыхания и О2 находятся в достаточном количестве и не лимитируют окислительное фосфорилирование. Активность окислительного фосфорилирования ограничивает только концентрация АДФ, которая обратно пропорциональна концентрации АТФ.

При нагрузке концентрация АТФ снижается, а АДФ увели­чивается, что ускоряет дыхание и фосфорилирование. В состоянии покоя количество АТФ увеличивается, а АДФ снижается, что тормозит дыхание и фосфорилирование.

Зависимость ин­тенсивности дыхания митохондрий от концент­рации АДФ называют дыхательным контролем. В результате дыхательного контроля скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клет­ки в энергии. Общее содержание АТФ в организме 30—50 г, но каждая молекула АТФ в клетке «живёт» мень­ше минуты. В сутки у человека синтезируется 40—60 кг АТФ и столько же распадается.

Скорость дыхания митохондрий может контролироваться концентрацией ADP. Это объясняется тем, что окисление и фосфорилирование жестко сопряжены. Энергия, необходимая клетке для совершения работы, поставляется за счет гидролиза АТР. Концентрация ADP при этом увеличивается; в результате создаются условия для ускорения дыхания, что и ведет к восполнению запасов АТР.

Ингибиторы цепи транспорта электронов и окислительного фосфорилирования

Ингибиторы, блокирующие дыхательную цепь, действуют в определенных местах, препятствуя работе дыхательных ферментов (KCN, барбитураты, ротенон). Существуют также вещества, ингибирующие окислительное фосфорилирование.

Окислительное фосфорилирование.
Макроэргические связи и макроэргические соединения, роль в организме.
АТФ как важнейший аккумулятор и источник энергии

В живых организмах существует целая группа органических фосфатов, гидролиз которых приводит к освобождению большого количества свободной энергии. Такие соединения называют высокоэнергетическими фосфатами. Разные фосфорилированные соединения обладают разным запасом свободной энергии. К группе высокоэнергетических фосфатов, помимо АТФ, относят енолфосфаты, ангидриды и фосфогуанидины.

При гидролизе концевой фосфоангидридной связи АТФ превращается в АДФ и Рн. При этом изменение свободной энергии составляет —7,3 ккал/моль.

Рефераты:  авторская школа самоопределения а н тубельского - Скачать Реферат - Курсовая работа - Sharelasagna75262

Величина свободной энергии гидролиза АТФ делает возможным его образование из АДФ за счёт переноса фосфатного остатка от таких высокоэнергетических фосфатов, как, например, фосфоенолпируват или 1,3-бисфосфоглицерат; в свою очередь, АТФ может участвовать в таких эндергонических реакциях, как фосфорилирование глюкозы или глицерина. АТФ выступает в роли донора энергии в эндергонических реакциях многих анаболических процессов. Некоторые биосинтетические реакции в организме могут протекать при участии других нуклеозидтрифосфатов, аналогов АТФ; к ним относят гуанозинтрифосфат (ГТФ), уридинтрифосфат (УТФ) и цитидинтрифосфат (ЦТФ). Все эти нуклеотиды, в свою очередь, образуются при использовании свободной энергии концевой фосфатной группы АТФ. Наконец, за счёт свободной энергии АТФ совершаются различные виды работы, лежащие в основе жизнедеятельности организма, например, такие как мышечное сокращение или активный транспорт веществ.

Таким образом, АТФ — главный, непосредственно используемый донор свободной энергии в биологических системах. В клетке молекула АТФ расходуется в течение одной минуты после её образования. У человека количество АТФ, равное массе тела, образуется и разрушается каждые 24 ч.

Использование АТФ как источника энергии возможно только при условии непрерывного синтеза АТФ из АДФ за счёт энергии окисления органических соединений. Цикл АТФ—АДФ — основной механизм обмена энергии в биологических системах, а АТФ — универсальная «энергетическая валюта».

Окислительное фосфорилирование

Энергия, образующаяся при прохождении потока электронов по дыхательной цепи, используется для сопряженного фосфорилирования ADP. Эти два процесса взаимозависимы: окисление не может протекать в отсутствии ADP. Соотношение окисления и фосфорилирования определяется коэффициентом P/O (количество моль фосфорилированного ADP на 1/2 моль кислорода) коэффициент Р/О называется коэффициентом окислительного фосфорилирования и зависит от точки вхождения восстановительных эквивалентов в цепь транспорта электронов. Например Р/О=3, для субстратов, окисляемых NAD – зависимой дегидрогеназой , так как в дыхательной цепи есть три участка, где перенос электронов сопряжен с синтезом АТР. Не все субстраты передают электроны и протоны на NAD, некоторые окисляются FAD – зависимыми дегидрогеназами, которые переносят протоны и электроны сразу на убихинон, минуя первый комплекс. В этом случае Р/О=2. В действительности коэффициент фосфорилирования всегда меньше теоретической величины, потому что часть энергии, высвобождающейся при транспорте электронов, расходуется не на синтез АТР, а для переноса веществ через митохондриальную мембрану.

В сутки человек потребляет в среднем 27 моль кислорода. Основное его количество (примерно 25 моль) используется в митохондриях в дыхательной цепи. Следовательно, ежесуточно синтезируется 125 моль ATP или 62 кг (при расчете использовали коэффициент Р/О=2,5, то есть среднее значение коэффициента фосфорилирования). Масса всей АТР, содержащейся в организме, составляет примерно 20-30 г. Следовательно, можно сделать вывод, что каждая молекула АТР за сутки 2500 раз проходит процесс гидролиза и синтеза, что и характеризует интенсивность обмена АТР.

Реферат: ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования — — банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Санкт-Петербургская
Химико-фармацевтическая
академия

Кафедра
биохимической
химии

Доклад
на тему: «Ингибиторы
и разобщители
окислительного
фосфорилирования»

Выполнила
студентка 374гр

Власова
Екатерина

Проверил
доц. Венникас
О.Р.

2009год

Точки
приложения
действия разобщителей
окислительного
фосфорилирования

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Первый
процесс – перенос
электронов
от восстановлнных
коферментов
НАДН и ФАДН2
через цепь
переноса электронов
на кислород
– экзергонический.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Второй
процесс –
фосфорилирование
АДФ, или синтез
АТФ, — эндергонический.
Сопряжение
реакции окисления
восстановленных
молекул и
фосфорилирования
АДФ и образования
АТФ называют
окислительным
фосфорилированием.

По
хемиосмотической
теории Митчелла
и Скулачева
фактором, сопрягающим
окисление с
фосфорилированием,
является
электрохимический,
протонный
потенциал ∆μН ,
возникающий
на внутренней
мембране митохондрий
в процессе
транспорта
электронов.
Градиент протонов,
создающий
разность химических
и электрических
потенциалов,
и является
источником
энергии, необходимой
для реакции
образования
АТФ.

По
3м каналам (1 –
между НАД и
ФМН,2 – между
цитохромами
В и С, 3 – на уровне
цитохромоксидазы)
осуществляется
транспорт 2Н
из внутренней
мембраны в
межмембранное
пространство
с помощью
интегрального
белка АТФ-синтетазы.
В результате
перекачки
протонов в
межмембранное
пространство
мембрана разряжается.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Убедительные
экспериментальные
доказательства
в пользу описанного
механизма
сопряжения
дыхания и
фосфорилирования
были получены
с помощью ионофоров.
Ионофоры относятся
к соединениям,
интерес к которым
исходно появился
в связи с изучением
свойств биологических
мембран и
искусственных
бислойных
мембран, моделирующих
натуральные
биологические.
Ионофоры обеспечивали
селективную
проницаемость
мембран обоих
типов к определенным
ионам. Исторически
события развивались
таким образом,
что в 1967 г. была
описана группа
соединений,
способных
переносить
ионы щелочных
и щелочноземельных
металлов через
искусственные
и биологические
мембраны. Соединения
были названы
ионофорами,
или каналоформерами.
Термин «ионофор»
объединяет
мембраноактивные
вещества гидрофобной
природы, способствующие
переносу ионов
через липидные
барьеры. К ним
относятся
различные
природные и
синтетические
макроциклические
соединения,
содержащие
большое количество
атомов кислорода.
Все они отличаются
способностью
селективно
связывать ионы
металлов, образуя
с ними липидорастворимые
катионные
комплексы.
Комплексы
ионофоров с
металлами
образуются
при взаимодействии
с атомами кислорода,
равномерно
встроенными
в циклический
скелет и ориентированными
соответствующим
образом. К природным
ионофорам
относятся:

  • Тиреодные
    гормоны

  • Билирубин

  • Жирные
    кислоты

Ионофоры
существенно
отличаются
по своей химической
природе и делятся
на пептиды,
депсипептиды,
макротетралиды
и макроциклические
полиэфиры.
Пептиды могут
быть линейными
(грамицидин
А) и циклическими
(грамицидин
S, аламетицин).
В группу депсипептидов
входят такие
важные ионофоры
как валиномицин
и различные
энниатины.
Макротетралиды,
или актины,
представляют
собой производные
нонактиновой
кислоты с четырьмя
лактонными
кольцами в
молекуле (нонактин).
Все макроциклические
полиэфиры
являются
синтетическими
соединениями
типа[СH2CH2O]n с различными
замещениями
по метиленовым
группам. Их
часто называют
краунами.

В этой
группе соединений
есть ионофоры,
обладающие
очень высокой
избирательностью
по отношению
к конкретным
ионам. По механизму
действия ионофоры
делят на нейтральные,
в молекуле
которых нет
ионизированных
групп, и карбоксилатные.
К последним
относятся,
например, нигерицин,
моненсин,
иономицин.Комплекс
катиона с нейтральным
ионофором
заряжен положительно,
а с карбоксилатным
— нейтрален.

Среди
известных
Nа -ионофоров
по селективным
свойствам
выделяется
гемисодиум,
при обработке
которым проводимость
мембраны для
Nа и К составляет
45:1. Сродство
моненсина к
натрию по сравнению
с калием составляет
10:1. Моненсин и
нигерицин
являясь заряженными
линейными
структурами,
способны образовывать
нейтральный
циклический
гидрофобный
комплекс с
переносимым
ионом и осуществлять
Na /H или К /Н обмен
через мембрану.
Антибиотик
грамицидин
А способен на
несколько
порядков увеличивать
ионную проницаемость
мембран для
катионов. Ряд
селективности
для грамицидинового
канала имеет
вид: H > NH4 >> Cs > Rb >> K
> Na > Li .

Рефераты:  Реферат: Ликвидация последствий ЧС 2 -

Ионофоры
могут быть
представлены
такими соединениями
как комплексы
переходных
металлов с
производными
фенантролина,
органофосфатными
солями, антибиотиками
Протонофор
(переносит Н )
2,4-динитрофенол
(ДНФ) легко
диффундирует
через мембрану,
в ионизированной
и неионизированной
форме, перенося
протоны в сторону
их меньшей
концентрации
в обход протонных
каналов. Таким
образом, 2,4-динитрофенол
уничтожает
электрохимический
потенциал, и
синтез АТФ
становится
невозможным,
хотя окисление
субстратов
при этом происходит.
Энергия дыхательной
цепи в этом
случае полностью
рассеивается
в виде теплоты.
Этим объясняется
пирогенное
действие
разобщителей.
Разобщающим
действием
обладают гормон
щитовидной
железы — тироксин,
а также некоторые
антибиотики,
такие как валиномицин
и грамицидин.

Механизм
переноса ионов
обычно включает
следующие
стадии. Вначале
ионофор, расположенные
на поверхности
мембраны,
взаимодействует
с катионом,
находящимся
в водной фазе
с одной стороны
мембраны.
Образующийся
комплекс внедряется
в мембрану и
перемещается
к др. ее стороне
под действием
электрич. поля
или градиента
концентрации,
после чего
комплекс
диссоциирует.
Катион вновь
переходит в
водную фазу
(принцип подвижного
переносчика).
Природные
ионофоры часто
характеризуются
уникальной
ионной избирательностью,
что достигается
строгим соответствием
расположения
атомов О лиганда
размерам связанного
иона. Например,
искусственные
фосфолипидные
мембраны, которые
в нормальном
состоянии
одинаково
непроницаемы
для Na и К , пропускают
в присутствии
валиномицина
105 ионов К на один
ион Na . Для функционирования
ионофоры важно,
чтобы углеводородные
цепи липидов
мембраны были
в подвижном
(«жидком») состоянии;
в противном
случае комплексу
не проникнуть
через мембрану.
Иногда к ионофорам
относят также
вещества,
пронизывающие
мембраны и
образующие
ион-проницаемые
каналы (поры).
Так, молекулы
грамицидина
А не перемещаются
с одной стороны
мембраны на
другую, а встраиваются
в мембрану в
виде спирального
димера с осевой
полостью. Поскольку
грамицидин
А не диффундирует
через мембрану,
его ионопереносящая
функция не
зависит от
подвижности
углеводородных
цепей липидов.
В биохимических
исследованиях
ионофоры используют
для регуляции
ионного транспорта
через мембраны,
в химии — для
экстракции
ионов и мембранного
катализа, в
технике — для
создания
ионселективных
электродов.
В связи с высокой
токсичностью
ионофоры-антибиотики
в медицине не
применяются.

Ионофоры
(каналоформеры)
являются важным
инструментом
в исследовании
функционирования
биологических
мембран, имеют
большое значение
в фармакологии
в качестве
лекарственных
препаратов
и часто применяются
как компоненты
ионоселективных
электродов.

Вещества,
которые функционально
разделяют между
собой окисление
и фосфорилирование,
называются
разобщающими
агентами. Они
содействуют
переносу протонов
из межмембранного
пространства
в матрикс без
участия АТФ-синтазы.
Разобщение
может возникать,
например, в
результате
механического
повреждения
внутренней
мембраны или
действия таких
веществ, как
2,4-динитрофенол
(2), являющихся
переносчиками
протонов через
мембрану. Природным
разобщающим
агентом является
термогенин,
протонный канал
в митохондриях
бурых жировых
клеток. Бурый
жир обнаружен
у новорожденных
и животных,
впадающих в
зимнюю спячку
и служит для
теплообразования.
При охлаждении
организма
норадреналин
активирует
гормонзависимую
липазу. Благодаря
интенсивному
липолизу в
организме
образуется
большое количество
свободных
жирных кислот,
которые распадаются
в результате
β-окисления
и в дыхательной
цепи. Так как
жирные кислоты
одновременно
открывают
протонный канал
термогенина,
их распад не
зависит от
наличия АДФ,
т.е. протекает
с максимальной
скоростью и
генерирует
энергию в форме
тепла.

Препараты,
разобщающие
окислительное
фосфорилирование:

  1. Мефенамовая
    кислота (Mefenamic acid)

  2. Йодантипирин

  3. Ацетилсалициловая
    кислота

  4. Изопропил-N-3-хлорфенилкарбамат;
    хлор-ИФК; хлорпрофам;
    нексовал; превенол

  5. Гидроксикислоты
    и их производные2,4-Дихлорфеноксиуксусная
    кислота; 2,4-Д;
    акваклин

  6. Аватек
    (кокцидиостатик)

  7. Гербициды

Механизм
действия разобщителей

Разобщители
окислительного
фосфорилирования,
являясь амфипатическими,
повышают
проницаемость
мембраны для
протонов, тем
самым снижая
электрохимический
потенциал и
выключая АТФ-синтазу
по типу короткого
замыкания.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Антибиотик
Олигомицин
полностью
блокирует
окисление и
фосфорилирование
в интактных
митохондриях.
Однако, если
вместе с олигомицином
добавить разобщитель
динитрофенол,
то окисление
пойдет, но без
фофорилирования.
Это означает,
что олигомицин
не действует
непосредственно
на ыхательную
цепь, а подавляет
стадию фосфорилирования.
Разобщители
переносят
протоны через
внутреннюю
митохондриальную
мембрану. Перенос
от НАДФ к О2 в
присутствии
таких разобщителей
протекает
нормально, но
образования
АТФ митохондриальной
АТФ-азой не
происходит,
поскольку
исчезает
протонодвижущая
сила, обуславливающая
перенос протонов
через внутреннюю
мембрану митохондрий.
Потеря дыхательного
контроля приводит
к тому, что
поглощение
О2 и окисление
НАДФ повышается.
В то же время
ДНФ не оказывает
влияния на
субстратное
фосфорилирование.
В силу своего
специфического
действия на
дыхательную
цепь ДНФ и другие
разобщители
служат ценным
инструментом
при исследованиях
обмена веществ.

Реферат: Ингибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования -  - Банк рефератов, сочинений, докладов, курсовых и дипломных работ

Разобщение
окислительного
фосфорилирования
может быть
биологически
полезным. Оно
представляет
собою способ
генерирования
тепла для поддержания
температуры
тела у зимнеспящих
животных, у
некоторых
новорожденных
животных и у
млекопитающих,
адаптированных
к холоду. Для
этого процесса
термогенеза
специализированная
бурая жировая
ткань, очень
богатая митохондриями.
В качестве
разобщителей
в ней выступают
жирные кислоты,
высвобождение
которых в свою
очередь регулируется
норадреналином.
Т.о., степень
разобщения
окислительного
фосфорилирования
в бурой жировой
ткани находится
под гормональным
контролем.
Митохондрии
в этой ткани
могут выполнять
функцию генераторов
АТФ или миниатюрных
обогревателей.

Существует
интересное
сообщение о
38-летней женщине,
которая была
не в состоянии
выполнять
продолжительную
физическую
работу. Основной
обмен у нее
более чем вдвое
превышал нормальный
уровень, но
функции щитовидной
железы не была
нарушена. Биопсия
мышцы показала,
что митохондрии
в ней очень
многообразны
и атипичны по
структуре. При
биохимических
исследованиях
выяснилось,
что эти митохондрии
не подвержены
дыхательному
контролю. НАДФ
в них окисляется
независимо
от присутствия
АДФ, т.е. в них
отсутствовало
тесное сопряжение
окисления и
фосфорилирования.
Отношение Р/О
было ниже нормы.
Т.о., у этой больной
значительная
часть энергии
топливных
молекул превращалась
не в АТФ, а в тепло.
Природа молекулярного
дефекта в таких
митохондриях
пока не расшифрована.

Список
литературы:

  1. Лекции
    преподавателей
    кафедры биохимии
    СПХФА.

  2. Биохимия.
    Учебник для
    ВУЗов. Северин
    Е.С.

  3. Биохимия:
    учебник для
    вузов — Комов
    В. П., Шведова
    В.Н.

  4. Учебник
    Биохимия Мерри,
    Греннер, Мейес.

  5. Статьи
    В.П. Скулачева.

  6. Биохимия
    Маршалл.

Оцените статью
Реферат Зона
Добавить комментарий