ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Биологическое окисление из "Спортивная биохимия" Как уже отмечалось, в процессе обмена веществ в организме происходят различные реакции окисления, которые объедршяют термином биологическое окисление. [c.37] Основным типом биологического окисления является тканевое дыхание, протекающее в клеточных митохондриях (в связи с этим тканевое дыхание еще называется митохондриальным окислением). [c.37] Тканевое дыхание - это основной способ получения АТФ, используемый всеми клетками организма (кроме красных клеток крови). [c.37] В процессе тканевого дыхания от окисляемого вещества отнимаются два атома водорода (два протона и два электрона) и по дыхательной цепи, состоящей из ферментов и коферментов, передаются на молекулярный кислород - Ог, доставляемый кровью из воздуха во все ткани организма. В результате присоединения атомов водорода к кислороду образуется вода. За счет энергии, выделяющейся при движении электронов по дыхательной цепи, в митохондриях осуществляется синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Обычно образование одной молекулы воды сопровождается синтезом трех молекул АТФ. [c.37] Тканевое дыхание представляет собой сложный ферментативный процесс. Все ферменты тканевого дыхания делятся на три фуппы никотинамидные дегидрогеназы, флавиновые дегидрогеназы и цитохромы. [c.38] Следующая группа ферментов - цитохромы. Эти ферменты участвуют только в переносе электронов. По строению цитохромы похожи на одну из субъединиц гемоглобина. Молекула цитохрома состоит из полипептида и гема. Но в отличие от гемоглобина железо, входящее в гем цитохромов, имеет переменную валентность. Способность железа обратимо переходить из окисленной формы в восстановленную (Ре + е Ре ) обеспечивает возможность переноса электронов данными ферментами. [c.39] С помощью цитохромов (их имеется несколько Ь, с, а, Зз) электроны от восстановленных коферментов ФМН-Нг и ФАД-Нг передаются на молекулярный кислород (Ог), который при этом переходит в активную, анионную, форму - 0 . Далее активный кислород (0 ) связывается с ионами водорода (протонами), которые тоже отщепляются от ФМН-Нг или от ФАД-Нг. Присоединение ионов водорода к аниону кислорода приводит к образованию воды. [c.39] Таким образом, на всем протяжении дыхательной цепи наблюдается передвижение электронов. Движение электронов вызвано тем, что все участники дыхательной цепи располагаются по мере возрастания их окислительно-восстановительных потенциалов. [c.39] Окислительно-восстановительный потенциал, ши редокс-потенци-ал, характеризует способность вещества принимать и удерживать электроны. Поэтому электроны переносятся от вещества с низким редокс-потенциалом к веществу с более высоким редокс-потенциалом. [c.39] Поскольку самое низкое значение редокс-потенциала имеет окисляемое вещество, а самое высокое - кислород, то в итоге электроны от окисляемого вещества поступают на молекулу кислорода. [c.39] Как уже отмечалось, движение электронов по дыхательной цепи сопровождается выделением энергии. Около половины энергии движения электронов аккумулируется в макроэргических связях молекул АТФ. Другая часть энергии выделяется в виде тепла. Синтез АТФ происходит при переносе электронов с НАД-Нг на ФМН, с цитохрома Ь на цитохром с и с цитохрома а на цитохром Зз. Всего при переносе двух атомов водорода на кислород (т. е. в расчете на одну образовавшуюся молекулу воды) синтезируется три молекулы АТФ. [c.40] Некоторые субстраты (жирные кислоты, янтарная кислота и др.) имеют более высокий редокс-потенциал, чем НАД. Поэтому они не могут окисляться никотинамидными дегидрогеназами. В этом случае отнятие атомов водорода от таких субстратов осуществляется флавиновыми дегидрогеназами. Из-за отсутствия никотинамидных дегидрогеназ при окислении таких веществ образуется только две молекулы АТФ. [c.40] На рис. 6 представлена схема тканевого дыхания, включающая все группы ферментов. [c.40] В сутки в организме за счет тканевого дыхания возникает не менее 40 кг АТФ, а у спортсменов еще больше. Поэтому этот процесс потребляет большое количество окисляемых веществ и кислорода. [c.40] Митохондрии, в которых протекает тканевое дыхание, имеются во всех клетках (кроме красных клеток крови) и представляют собой вытянутые палочковидные образования длиной 2-3 мкм и толщиной около 1 мкм. Количество митоходрий в клетках может достигать тысячи и более. Митохондрии снаружи окружены двойной мембраной. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя складчатая, с большой поверхностью. Ферменты тканевого дыхания встроены во внутреннюю мембрану и располагаются в ней в виде отдельных скоплений, называемых дыхательными ансамблями. Каждый дыхательный ансамбль содержит все необходимые ферменты для обеспечения переноса электронов в процессе тканевого дыхания. Благодаря строго упорядоченному расположению ферментов в дыхательных ансамблях передвижение электронов по дыхательной цепи осуществляется с большой скоростью. [c.41] В клетках митохондрии часто располагаются в том месте, где используется энергия АТФ. В мышечных клетках митохондрии находятся около сократительных элементов - миофибрилл - и обеспечивают энергией их сокращение в процессе мышечной работы. Под влиянием систематических тренировок количество митохондрий в мышечных клетках значительно увеличивается. [c.41] Как выше отмечалось, тканевое дыхание (митохондриальное окисление) является основным способом биологического окисления, т. е. окисления органических соединений в живом организме. Однако наряду с тканевым дыханием в организме еще имеются и другие способы окисления. [c.41] В некоторых случаях при окислении кислород включается в молекулы окисляемых веществ. Такое окисление протекает на мембранах цитоплазматической сети и носит название мнкросомальное окисление. За счет включения кислорода в молекуле окисляемого субстрата возникает гидроксильная группа (-ОН), в связи с чем этот вид окисления часто называют гидроксилированием. В гидроксилировании принимает участие витамин С (аскорбиновая кислота). [c.42] Микросомальное окисление не сопровождается синтезом АТФ, его биологическая роль заключается в следующем. Во-первых, за счет микросомального окисления осуществляется включение атомов кислорода в синтезируемые вещества (например, при синтезе белка коллагена, гормонов надпочечников). Во-вторых, микросомальное окисление участвует в обезвреживании различных токсичных соединений, поступающих в организм извне или образующихся в процессе метаболизма. Включение кислорода в молекулу яда уменьщает его токсичность и делает его более водорастворимым, что облегчает его выведение из организма почками. [c.42] Вернуться к основной статье