Содержание.

I. Введение

II. Общие представления о биологическом окислении.

Окислительно-восстановительные системы и потенциалы

III. Пути использования кислорода в клетке

§ Оксидазный путь использования кислорода. Митохондрии.

Ферменты, их локализация и значение в процессах окисления

IV. Этапы утилизации энергии питательных веществ

V. Окислительное фосфорилирование

§ Хемиосмотическая теория Митчелла

§ Редокс – цепь окислительного фосфорилирования

VI. Цикл Кребса

§ Открытие ЦТК

§ Реакции, ферменты. Регуляция

VII. Макроэргические соединения и связи

VIII. Витамин РР. Участие в процессах окисления

IX. Микросомальное окисление

§ Монооксигеназные реакции

§ Диоксигеназные реакции

§ Цитохромы

X. Пероксидазный путь использования кислорода

XI. Ферментативная антиоксидантная защита

§ Супероксиддисмутаза, каталазы, пероксидазы

XII. Неферментативная антиоксидантная защита

§ Витамины С, Е и Р

XIII. Заключение

XIV. Список литературы

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 DG0', 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]

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).