Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Биологическое окисление



 Другие рефераты
Биологические особенности двоякодышащих и кистепёрых рыб Биологические периоды в жизни птиц Бузина черная Будущее человечества и прогресс генетики

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  обеспе
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Роль национальной валюты в переходный период
Обучение детей английскому языку с 1 класса средней школы
Об интегральных формулах Вилля-Шварца для трехсвязных областей и ее применение к краевым задачам Дирихле
Риск в менеджменте


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ