Презентация Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление

Смотреть слайды в полном размере
Презентация Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление


Вашему вниманию предлагается презентация «Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление», с которой можно предварительно ознакомиться, просмотреть текст и слайды к ней, а так же, в случае, если она вам подходит - скачать файл для редактирования или печати.

Презентация содержит 66 слайдов и доступна для скачивания в формате ppt. Размер скачиваемого файла: 2.62 MB

Просмотреть и скачать

Pic.1
Биологическое окисление - 2 Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перек
Биологическое окисление - 2 Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление Проф. А. И. Грицук
Pic.2
Биоэнергетика М. Мир, 1985 г
Биоэнергетика М. Мир, 1985 г
Pic.3
Содержание Роль и регуляция ЦТК Пути потребления О2 в организме Структура и функция Мх Окислительное
Содержание Роль и регуляция ЦТК Пути потребления О2 в организме Структура и функция Мх Окислительное фосфорилирование Микросомальное окисление Пероксидазный путь Монооксигеназные системы Диоксигеназные системы Свободные радикалы, Перекисное окисление и антиоксиданты
Pic.4
Роль ЦТК Энергетическая 1 оборот ЦТК = 12 ATP. Пластическая -KG  glu. OA  asp. Succinyl-CoA  hem
Роль ЦТК Энергетическая 1 оборот ЦТК = 12 ATP. Пластическая -KG  glu. OA  asp. Succinyl-CoA  heme. Регуляторная ЦСМ (образование мочевины в печенм) связан с ЦТК.
Pic.5
Пластическая роль ЦТК
Пластическая роль ЦТК
Pic.6
Регуляторная роль «велосипеда Кребса»
Регуляторная роль «велосипеда Кребса»
Pic.7
Пути утилизации О2 в организме
Пути утилизации О2 в организме
Pic.8
Биологическое окисление (БO) Окисление – процесс отнятия электронов Восстановление – их присоединени
Биологическое окисление (БO) Окисление – процесс отнятия электронов Восстановление – их присоединение Биологическое окисление может происходить без участия молекулярного кислорода Тканевое дыхание – процесс производства клетками энергии в форме АТФ путем контролируемой реакции взаимодействия водорода с кислородом с образованием воды 2Н+ + 2 е- + ½ О ―> Н2О
Pic.9
Биомедицинское значение БО Основа жизнедеятельности обеспечивает антиэнтропийную функцию организма O
Биомедицинское значение БО Основа жизнедеятельности обеспечивает антиэнтропийную функцию организма O2 внедряется в структуру различных субстратов с помощью ферментов оксигеназ Многие лекарства, поллютанты, химические канцерогены и другие ксенобиотики метаболизируют с помощью ферментов этого класса и известны как система цитохрома P450 Пероксидным путем образуются многие БАВ (гормоны, медиаторы, Pg, LT, TXA и др. ) Применение O2 может быть жизненно необходимым для лечения дыхательной и сердечной недостаточности
Pic.10
Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление, слайд 10
Pic.11
Превращение энергии: Митохондрии После цитозольной стадии БО, энергия производится из частично окисл
Превращение энергии: Митохондрии После цитозольной стадии БО, энергия производится из частично окисленных молекул углеводов и используется для производства АТФ Производства энергии более эффективно на сопрягающих мембранах При аэробном окислении продукция АТФ из «пищевых» молекул max эффективно
Pic.12
Митохондрии: локализация в клетке Митохондрии: вытянутые цилиндры,  0. 5 - 1. 0 m. В живых клетках
Митохондрии: локализация в клетке Митохондрии: вытянутые цилиндры,  0. 5 - 1. 0 m. В живых клетках Мх мобмльные и пластичные органеллы, постоянно изменяющие форму, способные к делению и слиянию в соответствии с физиологическим состоянием ткани
Pic.13
Общая структура Мх
Общая структура Мх
Pic.14
Сравнительная характеристика мембран Мх Наружная мембрана МАО (моноаминооксидаза) Элонгаза ЖК Холинф
Сравнительная характеристика мембран Мх Наружная мембрана МАО (моноаминооксидаза) Элонгаза ЖК Холинфосфотрансфераза Фосфолипаза А Matrix Ферменты ЦТК Ферменты ˘β-окисл ЖК ПВК-карбоксилаза ГДГ
Pic.15
Липидный состав мембран Мх Внутренняя мембрана: содержит 70 % белка и 30 % липидов Специфический ФЛ
Липидный состав мембран Мх Внутренняя мембрана: содержит 70 % белка и 30 % липидов Специфический ФЛ - кардиолипин Мало холестерола и сфинголипидов
Pic.16
Общая структура ДЦ Мх
Общая структура ДЦ Мх
Pic.17
Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ) В Мх содержатся ферментные ансамбли - ЭТЦ ДЦ (до 7
Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ) В Мх содержатся ферментные ансамбли - ЭТЦ ДЦ (до 70 белков) транспортирующие восстановленные эквиваленты и направляющие их на финальную реакцию с О2 с образованием воды Компоненты ДЦ иммобилизованы во внутренней мембране Мх Движущей силой транспорта электронов по ДЦ является разница ОВП (редокс-потенциала) ее компонентов NAD/NADH – 0. 32V KoQ/KoQH2 + 0. 04 v O2/H2O + 0. 82
Pic.18
Тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование. Микросомальное и перекисное окисление, слайд 18
Pic.19
Отношение P/O P/O количественный показатель степени сопряжения ОФ Отношение P/O отражает кол-во моле
Отношение P/O P/O количественный показатель степени сопряжения ОФ Отношение P/O отражает кол-во молекул Фн, пошедших на образование АТФ к количеству поглощенных атомов кислорода При транспорте электронов с NADH в ДЦ образуется ≈3 молей АТФ При транспорте электронов с FADH2 в ДЦ образуется ≈2 молей АТФ NADH зависимые субстраты P/O = 3 FADH2 зависимые субстраты P/O = 2 Адреналин, аскорбат P/O = 1
Pic.20
Структура ДЦ : Обзор
Структура ДЦ : Обзор
Pic.21
Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ)
Электрон-транспортная (дыхательная) цепь ЭТЦ (ДЦ)
Pic.22
Функции ДЦ Общая финальная стадия БО всех аэробных клеток NAD+ и FAD восстановленные до NADH+ H+ и F
Функции ДЦ Общая финальная стадия БО всех аэробных клеток NAD+ и FAD восстановленные до NADH+ H+ и FADH2 в окислительных реакциях в ДЦ реокисляются до NAD+ и FAD В сопрягающих комплексах (I, III и IV) происходит превращение энергии транспорта электронов в энергию АТФ Главный источник АТФ и др. видов биологически конвертируемой энергии аэробных клеток
Pic.23
Механизм образования АТФ в Мх (гипотезы сопряжения ТД и ОФ) Химического сопряжения (Слейтер) Конформ
Механизм образования АТФ в Мх (гипотезы сопряжения ТД и ОФ) Химического сопряжения (Слейтер) Конформационного сопряжения (Бойер) Хемиосмотического сопряжения (Митчел, 1961) Нобелевская премия 1978 г
Pic.24
Хемиосмотическое сопряжение Общий путь используется Мх, хлоропластами и прокариотами для производств
Хемиосмотическое сопряжение Общий путь используется Мх, хлоропластами и прокариотами для производства энергии на биологические нужды Хемиосмотическое сопряжение отражает связь между химическими реакциями («хеми») генерации АТФ и мембранным транспортом («осмотическое») Процесс сопряжения протекает в две связанные стадии, каждая из которых происходит с участием комплексов ДЦ внутренней мембраны Мх
Pic.25
Комплекс I (NADH-CoQ reductase)
Комплекс I (NADH-CoQ reductase)
Pic.26
Коэнзим Q10 (КoQ10) или Убихинон КoQ10 компонент расположенный в «середине» ДЦ транспортирует электр
Коэнзим Q10 (КoQ10) или Убихинон КoQ10 компонент расположенный в «середине» ДЦ транспортирует электроны с NADH, с сукцината, ацил-КоА и α-глицерофосфата
Pic.27
КoQ10 Окисляется цитохромами Это коллектор электронов нескольких FAD-зависимых ДГ
КoQ10 Окисляется цитохромами Это коллектор электронов нескольких FAD-зависимых ДГ
Pic.28
Комплекс II (Сукцинат-КoQ редуктаза) или СДГ Комплекс II содержит FAD и 7-8 Fe-S белков в 3 кластера
Комплекс II (Сукцинат-КoQ редуктаза) или СДГ Комплекс II содержит FAD и 7-8 Fe-S белков в 3 кластерах Комплекс II СДГ, одновременно фермент ЦТК и интегральный белок внутренней мембраны Мх Масса СДГ от 100 до 140 kD
Pic.29
Комплекс II и III КoQ акцептирует электроны с обеих комплексов I и II и переносит на комплекс III.
Комплекс II и III КoQ акцептирует электроны с обеих комплексов I и II и переносит на комплекс III.
Pic.30
Q-цикл (1/2) The electron transfer pathway following oxidation of the first UQH2 at the Qp site near
Q-цикл (1/2) The electron transfer pathway following oxidation of the first UQH2 at the Qp site near the cytosolic face of the membrane.
Pic.31
Q-cycle (2/2) The pathway following oxidation of a second UQH2.
Q-cycle (2/2) The pathway following oxidation of a second UQH2.
Pic.32
Комплекс IV: Цитохром c Оксидаза Комплекс IV назван Цитохром c Оксидазой потому что акцептирует элек
Комплекс IV: Цитохром c Оксидаза Комплекс IV назван Цитохром c Оксидазой потому что акцептирует электроны с цитохрома с и направляет для 4-х электронного восстановления O2 до H2O
Pic.33
Комплекс V H+-АТФ-аза (АТФ-синтаза ) Ионные градиенты на внутренней мембране - форма хранения биолог
Комплекс V H+-АТФ-аза (АТФ-синтаза ) Ионные градиенты на внутренней мембране - форма хранения биологически конвертируемой энергии, которая совершает полезную работу, когда поток ионов идет в обратном направлении Обратный поток H+ против его электрохимического градиента через АТФ-синтазу – источник синтеза АТФ из АДФ и Фн Этот вездесущий фермент играет роль турбины превращающей энергию протонного градиента в АТФ
Pic.34
Структура протонного градиента Δ μН+ состоит из Δ Ψ и ΔрН+ Величина Δ μН+ ≈ 180 мВ (≈ 250 кВ/см2 вну
Структура протонного градиента Δ μН+ состоит из Δ Ψ и ΔрН+ Величина Δ μН+ ≈ 180 мВ (≈ 250 кВ/см2 внутр мембраны Мх) ΔрН+ составляет ≈ 1 рН Рассеить энергию Δ μН+ (разобщить ОФ) можно воздействуя на оба компонента
Pic.35
ATФ/AДФ транслоказа Транспорт АТФ из Мх (ч/з ATФ/AДФ транслоказу) происходит в мембране митохондрии
ATФ/AДФ транслоказа Транспорт АТФ из Мх (ч/з ATФ/AДФ транслоказу) происходит в мембране митохондрии по электро- химическому потенциалу (∆µH)
Pic.36
Функционирование ДЦ
Функционирование ДЦ
Pic.37
Функциональная схема ДЦ В ДЦ имеется 3 цикла: F-цикл, Q-цикл и O-цикл. Протонные насосы формируют эл
Функциональная схема ДЦ В ДЦ имеется 3 цикла: F-цикл, Q-цикл и O-цикл. Протонные насосы формируют электрохимический градиент H+ Энергия H+ используется для совершения для выполнения полезной работы (синтез АТФ, осмотической, механической и др. )
Pic.38
Inhibitors of Oxidative Phosphorylation
Inhibitors of Oxidative Phosphorylation
Pic.39
The Structures of Several Inhibitors of ETC and OP
The Structures of Several Inhibitors of ETC and OP
Pic.40
Участки связывания ингибиторов ДЦ и ОФ
Участки связывания ингибиторов ДЦ и ОФ
Pic.41
Several Uncouplers of OP
Several Uncouplers of OP
Pic.42
Действие разобщителей ОФ 2,4-динитрофенол (2,4-ДНФ), как слабая кислота связывает протон в межмембра
Действие разобщителей ОФ 2,4-динитрофенол (2,4-ДНФ), как слабая кислота связывает протон в межмембранном пространстве и переносит его в матрикс Мх (рассеивая энергиюH+ )
Pic.43
2,4-ДНФ снижает H+
2,4-ДНФ снижает H+
Pic.44
Эндогенные разобщители генерируют тепло Некоторые животные в процессе адаптации к холоду, анабиоза,
Эндогенные разобщители генерируют тепло Некоторые животные в процессе адаптации к холоду, анабиоза, а также новорожденные животные содержат БЖТ и производят большое кол-во тепла за счет разобщения ОФ БЖТ этих организмов содержат много Мх, во внутренней мембране которых мало АТФ-синтетазы, но присутствует белок термогенин или белок-разобщитель, образующий пассивные протонный канал, рассеивающий энергию H+ в виде тепла
Pic.45
Разобщающие белки Uncoupling Proteins (UCP 1-5) В различных тканях человека и животных выделено 5 ви
Разобщающие белки Uncoupling Proteins (UCP 1-5) В различных тканях человека и животных выделено 5 видов UCP 1-5, уровень экспрессии и функция которых различна: Разобщение ОФ (регуляция продукции АТФ) Генерация тепла (адаптация к холоду) Предотвращение образования АФК Предотвращение апоптоза и др.
Pic.46
Нарушения митохондриального ОФ Согласно концепции D. Wallace (1998-2008) любой ткани необходим миним
Нарушения митохондриального ОФ Согласно концепции D. Wallace (1998-2008) любой ткани необходим минимально допустимый (пороговый) уровень производства АТФ Снижение этого уровня ведет к нарушению энергозависимых функций Наиболее энергозависимые ткани (нервная, сетчатка, миокард, скелетная м-ра, железистая ) Резкий дефицит АТФ в организме «дает» симптоматику поражения именно этих тканей
Pic.47
Митохондриальные болезни (Митохондриальная медицина) Мх содержат кольцевую ДНК (mtDNA) 13 белков ДЦ
Митохондриальные болезни (Митохондриальная медицина) Мх содержат кольцевую ДНК (mtDNA) 13 белков ДЦ из 1000 белков Мх кодируются в mtDNA. , другие - в ядерной Описаны некоторые заболевания и синдромы, связанные с повреждением mtDNA
Pic.48
Некоторые Мх заболевания Названия Мх заболеваний образуются путем аббревиатур (сокращений). Клиничес
Некоторые Мх заболевания Названия Мх заболеваний образуются путем аббревиатур (сокращений). Клинически протекают в виде комплекса синдромов поражения энергозависимых тканей LHON, Lebers hereditary optical neuropathy; MERRF, myoclonic epilepsy and ragged-red-fiber disease; MELAS, mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and strokelike episodes; NARP, neurological muscle weakness,ataxia, and retinitis pigmentosa; Leigh disease — SNE, subacute necrotizing encephalomyelopathy; KSS, Kearns–Sayre syndrome; CPEO, chronic progressive external ophthalmoplegia.
Pic.49
Клинические проявления и лечение Мх заболеваний Манифестация Мышечные судороги и слабость Утомляемос
Клинические проявления и лечение Мх заболеваний Манифестация Мышечные судороги и слабость Утомляемость, Лактат-ацидоз, Нарушение функций ЦНС, Нарушение зрения. Лечение Очень трудное и часто мало эффективное Облегчает состояние назначение КоQ, менадиона, витаминов В1, В2, РР, С, К, N-ацетил карнитина, сукцината и глутамата
Pic.50
LHON LHON is a hereditary disease that often leads to sudden blindness from death of the optic nerve
LHON LHON is a hereditary disease that often leads to sudden blindness from death of the optic nerve especially among males. Any one of several point mutations in subunits ND1, 2, 4, 5, and 6 of NADH dehydrogenase (complex I), cytochrome b of complex II, or subunit I of cytochrome oxidase may cause this syndrome. Most frequent is an R340H mutation of the ND4 gene at position 11,778 of mtDNA. It may interfere with reduction of ubiquinone. Mutations in the ND1 gene at position 3460 and in the ND6 gene at position 14484 or in the cytochrome b gene at position 15257 cause the same disease.
Pic.51
MERRF, MELAS et al. The most frequent (80 – 90%) cause of MERRF, which is characterized by epilepsy
MERRF, MELAS et al. The most frequent (80 – 90%) cause of MERRF, which is characterized by epilepsy and by the appearance of ragged red fibers in stained sections of muscle, is an A → G substitution at position 8344 of mtDNA in the TψC loop of mitochondrial tRNALys. A similar disease, MELAS, is accompanied by strokes (not seen in MERRF) and is caused in 80% of cases by an A → G substitution in the dihydrouridine loop of mitochondrial tRNALeu. CPEO, Leigh disease, and KSS often result from large deletions of mtDNA. NARP and related conditions have been associated with an L156R substitution in the ATPase 6 gene of ATP synthase.
Pic.52
Can Mitochondrial Diseases be Treated? Attempts are being made to improve the function of impaired m
Can Mitochondrial Diseases be Treated? Attempts are being made to improve the function of impaired mitochondria by adding large amounts of ubiquinone, vitamin K, thiamin, riboflavin, and succinate to the diet. One report suggests that mitochondrial decay during aging can be reversed by administration of N-acetylcarnitine.
Pic.53
Микросомальное окисление Микросомы (МС) - (микротельца) искусственные везикулы, образованные из обры
Микросомальное окисление Микросомы (МС) - (микротельца) искусственные везикулы, образованные из обрывков ЭПС в процессе гомогенизации ткани. В мембранах МС расположены микросомальные ДЦ, основные функции которых: Синтез БАВ (гормоны, медиаторы, Pg, LT, TXA) Детоксикация ксенобиотиков
Pic.54
Цитохром P450 монооксигеназы важная система детоксикации многих лекарств и гидроксилирования стероид
Цитохром P450 монооксигеназы важная система детоксикации многих лекарств и гидроксилирования стероидов Цитохром P450 - суперсемейство гем-содержащих монооксигеназ, известно > 1000 ферментов
Pic.55
Cytochrome b5 In liver microsomes, cytochromes P450 are found together with cytochrome b5 and have a
Cytochrome b5 In liver microsomes, cytochromes P450 are found together with cytochrome b5 and have an important role in detoxification. Benzpyrene, aminopyrine, aniline, morphine, and benzphetamine are hydroxylated, increasing their solubility and aiding their excretion. Many drugs such as phenobarbital have the ability to induce the formation of microsomal enzymes and of cytochromes P450.
Pic.56
Monooxygenase System (Microsomal Oxidation) The substrate can be oxidized by incorporation of one at
Monooxygenase System (Microsomal Oxidation) The substrate can be oxidized by incorporation of one atom of O2. The enzymes are monooxygenases or cytochrome P450 - also mixed function oxidase. The enzymes are associated with the smooth endoplasmic reticulum, preparated as microsomes. RH + O2 + NADPH + H+  R-OH + H2O + NADP+
Pic.57
Функционирование микросомальной ДЦ
Функционирование микросомальной ДЦ
Pic.58
Роль цитохрома P450 в микросомальном окислении
Роль цитохрома P450 в микросомальном окислении
Pic.59
Механизм микросомального окисления
Механизм микросомального окисления
Pic.60
Цикл цитохрома Р450
Цикл цитохрома Р450
Pic.61
Варианты строения микросомальной ДЦ
Варианты строения микросомальной ДЦ
Pic.62
Перекисные реакции Любые кислород-зависимые процессы сопровождаются образованием АФК В норме при Мх
Перекисные реакции Любые кислород-зависимые процессы сопровождаются образованием АФК В норме при Мх окислении до 5% О2 превращается в АФК, при нарушении функций МХ их продукция резко возрастает Микросомальное окисление сопровождается образованием АФК (одно е- восстановление О2)
Pic.63
Мх - продуцент АФК
Мх - продуцент АФК
Pic.64
Механизм образования АФК О2 + е-  О2˙+ е-  Н2О2 Источником е- является Fe2+, NAD(P)H+H+ , ионизиру
Механизм образования АФК О2 + е-  О2˙+ е-  Н2О2 Источником е- является Fe2+, NAD(P)H+H+ , ионизирующее излучение (радиолиз воды), стимуляция МС окисления О2˙ + Н2О2  OH˙ + ОН- + 'О2 АФК атакуют любые молекулы инициируя цепные реакции, повреждая мембраны, белки, ДНК, вызывая т. о. повреждение и гибель клеток, мутации, канцерогенез и т. д
Pic.65
Антиоксидантная защита (АОЗ) Неферментативная – АО вещества образующие менее активные радикалы и «га
Антиоксидантная защита (АОЗ) Неферментативная – АО вещества образующие менее активные радикалы и «гасят» цепные реакции (вит А,Е,С, GSH, гис, адреналин, КС, мочевина, билирубин , природные полифенолы, красители, флавонойды и др. ) Ферментативная представлена ферментами (СОД, каталаза, глютатион-пероксидаза, глютатион-редуктаза и др. ) О2 + О2 + 2Н+  Н2О2 + О2 (СОД) 2Н2О2  2Н2О + О2 (каталаза) 2GSH + Н2О22Н2О+GS-SG (GSH-пероксидаза)
Pic.66
Благодарю за внимание
Благодарю за внимание


Скачать презентацию

Если вам понравился сайт и размещенные на нем материалы, пожалуйста, не забывайте поделиться этой страничкой в социальных сетях и с друзьями! Спасибо!