Учебное пособие: Обмін енергії в організмі

НАДНН CH₃ –C–COOH (піровиноградна кислота)

O

Молочна кислота – кінцевий продукт анаеробного (безкисневого) окислення субстратів. За нормальних фізіологічних умов доокислюється до вуглекислого газу та води.

Енергія що виділяється в результаті окислення органічних субстратів може по різному використовуватися організмом. Якщо вся енергія виділяється виключно у вигляді тепла, то говорять про вільне окислення. Спостерігається при отруєннях організму хімічними речовинами чи бактеріальними токсинами, внаслідок блокування факторів спряження – білків мітохондріальної мембрани які є необхідними для синтезу молекул АТФ.

Якщо ж енергія використовується для одночасних реакцій синтезу біоорганічних сполук, то говорять про спряжене окислення. Спряжене окислення – основний тип окисно-відновних процесів організму.У 1940 році радянський вчений Беліцер помітив слідуючий факт: окислення різних субстратів супроводиться споживанням неорганічного фосфату.

Пізніше було встановлено, що спожитий фосфат використовується на синтез АТФ. Таким чином вільна енергія окислення органічних субстратів перетворюється у доступну для організму енергію хімічних зв‘язків.

Поскільки процес утворення АТФ проходить спряжено (зв‘язано) з процесами окислення субстратів то він носить назву спряженого окислювального фосфорилювання.Для утворення макроергічного зв‘язку молекули АТФ необхідна різниця потен-ціалів між компонентами дихального ланцюга повинна складати 0.15В. Вона спостерігається у слідуючих пунктах спряження (місцях синтезу молекул АТФ).

І-й – забезпечується енергією переносу протонів водню від НАД до ФАД-за-лежних дегідрогеназних ферментних систем. Різниця окисно-відновних потен-ціалів –0.26 В. Синтезується одна молекула АТФ.

ІІ-й – забезпечується енергією переносу пари електронів від кофермента Q на цитохром С через цитохром В . Різниця окисно-відновних потенціалів – 0.29 В. Синтезується одна молекула АТФ.

ІІІ-й – забезпечується енергією переносу пари електронів з цитохрома А на ки-сень. Різниця окисно-відновних потенціалів –0.29 В. Синтезується одна моле-кула АТФ.

Надлишкові кількості енергії що виділяються в пунктах спряження, використо-вуються для підтримання функціональної активності цитохромоксидазної си-стеми (компонентів «дихального ланцюга»):

H 2Н ⁺

S НАД⁺ ФАДНН УХ⁺ в⁺⁺ с⁺⁺⁺ а⁺⁺ О

H цит цит цит

в⁺⁺⁺ с⁺⁺ а⁺⁺⁺ О^2–

S НАДНН ФАД⁺ УХНН

Е о-в. (В) –0.32 –0.06 0 +0.26 +0.29 +0.53 +0.82

АТФ АТФ АТФ

Висновок:

1. В процесі реакцій спряженого окислювального фосфорилювання перенос пари електронів та протонів водню через систему дихального ланцюга, за аеробних умов, приводить до утворення трьох молекул АТФ, а перенос пари електронів та протонів за анаеробних умов привдить до утворення однієї молекули АТФ.
2.Завдяки процесам окислювального фосфорилювання енергія окисних проце-сів трансформується у енергію зв‘язків макроергічних сполук.

4. Макроергічні зв‘язки та макроергічні сполуки

Макроергічними – називаються сполуки в складі молекул яких є багаті енергією (макроергічні) зв‘язки.

Залежно від величини енергії що акумульована у зв‘язках, макроергічні спо-луки поділяють на низькоенергетичні (2-3 кКал/зв.) та високоенергетичні (10-16 кКал /зв.) макроерги .

До низькоенергетичних макроергів відносять прості ефіри спиртів та фос-форної кислоти, фосфогліцеринова кислота, складні моно- та дифосфорні ефіри глюкози, рибози, фруктози.

До високоенергетичних макроергів відносять пірофосфат, креатинфосфат, ацетилфосфат, 1,3-дифосфогліцеринову кислоту , 2­фосфоенолпіровиноградну кислоту.

Особливе місце серед макроергів клітини належить системі АТФ-АДФ, що складається з аденіну, рибози, та трьох чи двох залишків фосфорної кислоти відповідно. Молекула АТФ містить два макроергічні зв‘язки, молекула АДФ – один. При розриві одного макроергічного зв‘язку виділяється 6-8 кКал. енергії.

Центральне місце системи АТФ-АДФ серед макроергів клітини забезпечується слідуючими факторами: проміжними значеннями енергії макроергічного зв‘яз-ку, великою мобільністю та високою концентрацією у клітині.

Ці фактори дають змогу системі АТФ-АДФ бути основними енергетичними субстратами клітини.

HO O