Test 1. U stanici se disanje tkiva događa u:

a) mitohondrije

b) ribosomi

c) citoplazma

Test 2. U sastav NAD koenzima ulazi vitamin:

d) RR

Test 3. Vitamin riboflavin (B 2 ) dio je koenzima:

d) FMN

Test 4. U sastav enzima tkivnog disanja - citokroma ulazi metal:

a) aluminij

b) željezo

Test 5. Kao koenzim koriste se nikotinamid dehidrogenaze:???

b) koenzim A

Test 6. Najmanji redoks potencijal ima:

a) kisik

c) oksidirajuća tvar

Test 7. U dišnom lancu mitohondrija nalaze se enzimi i koenzimi:

a) abecednim redom

b) kako im se povećava redoks potencijal

c) kako se njihovi redoks potencijali smanjuju

d) nasumce

Test 8. U procesu disanja tkiva nastaje:

a) amonijak

b) voda

c) urea

d) ugljikov dioksid

Test 9. Stvaranje jedne molekule vode u procesu tkivnog disanja prati sinteza:

a) jednu molekulu ATP-a

b) tri molekule ATP-a

c) pet molekula ATP-a

d) deset molekula ATP-a

Test 10. U stanici se anaerobna oksidacija odvija u:

a) mitohondrije

b) ribosomi

c) citoplazma

Test 11. Najveći redoks potencijal ima:

a) kisik

c) oksidirajuća tvar

Test 12. Pretjerano povećanje brzine oksidacije slobodnih radikala sprječava se:

a) antivitamini

b) antikoagulansi

c) antioksidansi

d) antitijela

Test 13. Glavni izvor ATP-a u tijelu:

a) anaerobna oksidacija

b) mikrosomalna oksidacija

c) mitohondrijska oksidacija

d) oksidacija slobodnih radikala

Enzimska kataliza

Test 1. Enzimi u tijelu obavljaju funkciju:

a) katalitički

b) strukturalne

c) prijevoz

d) energija

Test 2. Enzimi pokazuju optimalnu aktivnost na temperaturi:

a) 0-10 ̊̊̊S

b) 35-40 ̊̊̊S

c) 55-75 ̊̊̊S

d) 90-100 ̊̊̊S

Test 3. Prvi stupanj enzimske katalize je:

a) povratak enzima u prvobitno stanje

b) stvaranje kompleksa enzim-supstrat

c) oslobađanje produkta reakcije

d) kemijska transformacija kompleksa enzim-supstrat

Test 4. Enzimi su najaktivniji:

a) u kiseloj sredini

b) u neutralnom okruženju

c) u alkalnoj sredini

d) kod strogo definirane pH vrijednosti za svaki enzim

Test 5. Brzina enzimske reakcije ovisi o:

a) aminokiselinski sastav enzima

b) koncentracija enzima

c) molekulska masa enzima

d) molekulska masa supstrata

Test 6. Kompetitivni inhibitori smanjuju brzinu enzimskih reakcija zbog:

a) vezanje na aktivno mjesto enzima

b) vezanost za alosterički centar enzima

Test 7. Nekompetitivni inhibitori smanjuju brzinu enzimskih reakcija

zbog:

a) promjene u konformaciji enzima

b) promjene kemijskog sastava enzima

c) povećanje količine enzima

d) smanjenje količine enzima

Test 8. Sastav koenzima uključuje:

a) a-aminokiseline

b) vitamini

c) hormoni

d) masne kiseline

Test 9. Naziv klase enzima označava:

a) konformacija enzima

b) molekulska masa enzima

c) vrsta koenzima

d) vrsta kemijske reakcije

Test 10. Enzimi koji kataliziraju reakcije cijepanja koje uključuju vodu pripadaju klasi:

a) hidrolaze

b) izomeraza

c) oksidoreduktaza

d) transferaza

Test 11. Enzimi koji kataliziraju reakcije unutarmolekularnog prijenosa pripadaju klasi:

a) hidrolaze

b) izomeraza

c) oksidoreduktaza

d) transferaza

Test 12. Enzimi koji kataliziraju reakcije međumolekularnog prijenosa pripadaju klasi:

a) hidrolaze

b) izomeraza

c) oksidoreduktaza

d) transferaza

Test 13. Enzimi koji kataliziraju redoks reakcije pripadaju klasi:

a) hidrolaze

b) izomeraza

c) oksidoreduktaza

d) transferaza

Test 14. Svaki enzim ima indeks:

a) dvostruko

b) troznamenkasti

c) četveroznamenkasti

d) peteroznamenkasti

Test 15. Enzim indeksa 1.1.1.27 pripada klasi:

Tkivo disanja(sinonim za stanično disanje) - skup redoks procesa u stanicama, organima i tkivima koji se odvijaju uz sudjelovanje molekularnog kisika i popraćeni su skladištenjem energije u fosforilnoj vezi molekula ATP. Tkivno disanje je bitan dio metabolizma i energije u tijelu. Kao rezultat disanje tkiva sa specifičnim enzima dolazi do oksidativne razgradnje velikih organskih molekula – supstrata disanja – na jednostavnije i u konačnici na CO 2 i H 2 O uz oslobađanje energije. Temeljna razlika disanje tkiva od drugih procesa koji se javljaju s apsorpcijom kisika (na primjer, od peroksidacije lipida), je skladištenje energije u obliku ATP-a, što nije karakteristično za druge aerobne procese.

Proces disanja tkiva ne može se smatrati identičnim procesima biološke oksidacije (enzimski procesi oksidacije različitih supstrata koji se odvijaju u životinjskim, biljnim i mikrobnim stanicama), jer se značajan dio takvih oksidativnih transformacija u tijelu odvija u anaerobnim uvjetima, tj. bez sudjelovanja molekularnog kisika, za razliku od disanje tkiva.

Većina energije u aerobnim stanicama dolazi iz disanje tkiva, a količina proizvedene energije ovisi o njegovom intenzitetu. Intenzitet disanje tkiva određuje se brzinom unosa kisika po jedinici mase tkiva; Obično je to zbog potrebe tkiva za energijom. Intenzitet disanje tkiva najviše u retini, bubrezima, jetri; značajan je u crijevnoj sluznici, štitnjači, testisima, moždanoj kori, hipofizi, slezeni, koštanoj srži, plućima, placenti, timusu, gušterači, dijafragmi, srcu, skeletnim mišićima u mirovanju. U koži, rožnici i očnoj leći, intenzitet disanje tkiva mali. Hormoni štitnjača, masne kiseline i druge biološki aktivne tvari mogu aktivirati disanje tkiva.

Intenzitet disanje tkiva određeno polarografski (vidi Polarografija) ili manometrijskom metodom u Warburgovom aparatu. U potonjem slučaju, karakterizirati disanje tkiva koristi se takozvani respiratorni koeficijent - omjer volumena oslobođenog ugljičnog dioksida i volumena kisika koji apsorbira određena količina tkiva koje se proučava tijekom određenog vremenskog razdoblja.

Podloge disanje tkiva su proizvodi pretvorbe masti, bjelančevina i ugljikohidrata (vidi. Metabolizam dušika, metabolizam masti, metabolizam ugljikohidrata), iz hrane, iz koje kao rezultat odgovarajućih metaboličkih procesa nastaje manji broj spojeva koji ulaze u ciklus trikarboksilnih kiselina - najvažniji metabolički ciklus u aerobnim organizmima, u kojem tvari koje sudjeluju u njemu prolaze potpunu oksidaciju. Ciklus trikarboksilne kiseline slijed je reakcija koje kombiniraju završne faze metabolizma proteina, masti i ugljikohidrata i osiguravaju redukcijske ekvivalente (vodikovi atomi ili elektroni koji se prenose od donorskih tvari do akceptorskih tvari; u aerobima je kisik konačni akceptor redukcijskih tvari). ekvivalenti) dišni lanac u mitohondrijima ( mitohondrijsko disanje). U mitohondrijima dolazi do kemijske reakcije redukcije kisika i, s tim u vezi, skladištenja energije u obliku ATP-a koji nastaje iz ADP-a i anorganskog fosfata. Proces sinteze molekule ATP ili ADP zahvaljujući energiji oksidacije različitih supstrata naziva se oksidativna ili respiratorna fosforilacija. Normalno, mitohondrijsko disanje uvijek je povezano s fosforilacijom, koja je povezana s regulacijom brzine oksidacije hranjivih tvari potrebom stanice za korisnom energijom. Uz neke učinke na tijelo ili tkiva (na primjer, tijekom hipotermije), dolazi do takozvanog odvajanja oksidacije i fosforilacije, što dovodi do disipacije energije, koja nije fiksirana u obliku fosforilne veze ATP molekule, ali ima oblik toplinske energije. Razdvojni učinak imaju i hormoni štitnjače, masne kiseline, 2,4-dinitrofenol, dikumarin i neke druge tvari.

U energetskom smislu tkivno disanje je puno korisnije za organizam od anaerobnih oksidativnih transformacija hranjivih tvari, npr. glikoliza. Kod ljudi i viših životinja oko 2/3 sve energije dobivene iz prehrambenih tvari oslobađa se u ciklusu trikarboksilne kiseline. Dakle, potpunom oksidacijom 1 molekule glukoze u CO 2 i H 2 O, pohranjuje se 36 molekula ATP-a, od kojih samo 2 molekule nastaju tijekom glikolize.

Energetske transformacije u živoj stanici dijele se u dvije skupine: lokalizirane u membranama i one koje se odvijaju u citoplazmi. U svakom slučaju, za "plaćanje" troškova energije koristi se vlastita "valuta": u membrani je to DmN + ili DmNa +, au citoplazmi - ATP, kreatin fosfat i drugi makroergički spojevi. Izravni izvor ATP-a su procesi supstratne i oksidativne fosforilacije. Procesi fosforilacije supstrata opažaju se tijekom glikolize iu jednoj od faza ciklusa trikarboksilne kiseline (reakcija sukcinil-CoA -> sukcinat; vidi Poglavlje 10). Stvaranje DmN+ i DmNa koji se koriste za oksidativnu fosforilaciju odvija se u procesu prijenosa elektrona u respiratornom lancu membrana za spajanje energije.

Energija potencijalne razlike preko parnih membrana može se reverzibilno pretvoriti u energiju ATP-a. Ovi procesi su katalizirani H + -ATP sintazom u membranama koje stvaraju protonski potencijal, ili Na + -ATP sintazom (Na + -ATPaza) u "natrijevim membranama" alkalifilnih bakterija koje podržavaju DmNa + [Skulachev V.P., 1989.] . Slika 9.6 prikazuje energetsku shemu živih stanica koje koriste DmH+ kao membranski oblik konvertibilne energije. Shema pokazuje da svjetlost ili energiju respiratornih supstrata iskorištavaju enzimi fotosintetskog ili respiratornog redoks lanca (kod halobakterija bakteriorodopsin). Generirani potencijal koristi se za obavljanje korisnog rada, posebice za stvaranje ATP-a. Budući da je makroergički spoj, ATP obavlja funkciju akumulacije biološke energije i njezinu naknadnu upotrebu za obavljanje staničnih funkcija. "Makroergija" ATP-a objašnjava se nizom značajki njegove molekule. To je prvenstveno visoka gustoća naboja, koncentrirana u "repu" molekule, koja osigurava lakoću disocijacije terminalnog fosfata tijekom vodene hidrolize. Produkti ove hidrolize su ADP i anorganski fosfat i dalje - AMP i anorganski fosfat. To osigurava visoku vrijednost slobodne energije hidrolize terminalnog ATP fosfata u vodenom okolišu.

Riža. 9.6

Crvena strelica pokazuje zamjenjivost u stanici dviju staničnih vrsta energije - ATP i DmH + , za koje također postoje posebni puferski sustavi: kreatin fosfat za ATP (životinjske stanice) i gradijent iona Na (alkalifilne bakterije).

Tkivno disanje i biološka oksidacija. Razgradnja organskih spojeva u živim tkivima, praćena potrošnjom molekularnog kisika i dovođenjem do oslobađanja ugljičnog dioksida i vode te stvaranja bioloških vrsta energije, naziva se tkivno disanje. Tkivno disanje predstavlja završni stupanj transformacije monosaharida (uglavnom glukoze) u navedene krajnje produkte, koji u različitim fazama uključuje druge šećere i njihove derivate, kao i intermedijarne produkte razgradnje lipida (masnih kiselina), proteina (aminokiseline) i nukleinske baze. Konačna reakcija disanja tkiva izgledat će ovako:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 \u003d 6CO 2 + 6 H 2 O + 2780 kJ / mol. (jedan)

Prvi put je bit disanja objasnio A. - L. Lavoisier (1743-1794), koji je upozorio na sličnost između izgaranja organskih tvari izvan tijela i disanja životinja. Postupno su postale jasne temeljne razlike između ova dva procesa: u tijelu se oksidacija odvija na relativno niskoj temperaturi u prisutnosti vode, a njezinu brzinu regulira metabolizam. Trenutno se biološka oksidacija definira kao skup reakcija oksidacije supstrata u živim stanicama, čija je glavna funkcija opskrba energijom metabolizma. U razvoju koncepata biološke oksidacije u XX.st. najvažniji doprinos dao je A.N. Bach, O. Warburg, G. Kreps, W.A. Engelhardt, V.I. Palladin, V.A. Belitzer, S.E. Severin, V.P. Skulačev.

Potrošnja kisika u tkivima ovisi o intenzitetu reakcija tkivnog disanja. Najveću stopu disanja tkiva karakteriziraju bubrezi, mozak, jetra, najniža - koža, mišićno tkivo (u mirovanju). Jednadžba (2) opisuje ukupni rezultat procesa u više koraka koji vodi do stvaranja mliječne kiseline (vidi Poglavlje 10) i odvija se bez sudjelovanja kisika:

C 6 H 12 O b \u003d 2C 3 H 6 O 3 + 65 kJ / mol. (2)

Ovaj put očito odražava opskrbu energijom najjednostavnijih oblika života koji su funkcionirali u anoksičnim uvjetima. Suvremeni anaerobni mikroorganizmi (koji provode fermentaciju mliječne kiseline, alkohola i octene kiseline) dobivaju energiju za život proizvedenu u procesu glikolize ili njezinih modifikacija.

Korištenje kisika u stanicama otvara mogućnosti za potpuniju oksidaciju supstrata. U aerobnim uvjetima, produkti oksidacije bez kisika postaju supstrati ciklusa trikarboksilne kiseline (vidi Poglavlje 10), tijekom kojeg nastaju reducirani respiratorni transporteri NADPH, NADH i koenzimi flavina. Sposobnost NAD + i NADP + da igraju ulogu intermedijarnog nosača vodika povezana je s prisutnošću amida nikotinske kiseline u njihovoj strukturi. Kada ovi kofaktori stupaju u interakciju s atomima vodika, dolazi do reverzibilne hidrogenacije (adicija atoma vodika):

U ovom slučaju, 2 elektrona i jedan proton uključeni su u NAD + (NADP +) molekulu, dok drugi proton ostaje u mediju.

U flavinskim koenzimima (FAD ili FMN), čiji je aktivni dio molekula izoaloksazinski prsten, kao rezultat redukcije najčešće se uočava adicija 2 protona i 2 elektrona u isto vrijeme:

Reducirani oblici ovih kofaktora sposobni su prenositi vodik i elektrone do respiratornog lanca mitohondrija ili drugih membrana za spajanje energije (vidi dolje).

Organizacija i funkcioniranje dišnog lanca. U eukariotskim stanicama respiratorni lanac nalazi se u unutarnjoj membrani mitohondrija, u respiratornim bakterijama - u citoplazmatskoj membrani i specijaliziranim strukturama - mezosomima ili tilakoidima. Komponente dišnog lanca mitohondrija prema silaznom redoslijedu redoks potencijala mogu se poredati kako je prikazano u tablici. 9.1.

Molarni omjeri komponenti dišnog lanca su konstantni, njegove komponente ugrađene su u membranu mitohondrija u obliku 4 proteinsko-lipidna kompleksa: NADH-CoQH 2 reduktaza (kompleks I), sukcinat-CoQ reduktaza (kompleks II), CoQH 2 -citokrom c-reduktaza (kompleks III) i citokrom a-citokrom oksidaza (kompleks IV) (slika 9.7).

Ako β-keto kiseline služe kao supstrat za oksidaciju, dehidrogenaze koje sadrže lipoat sudjeluju u prijenosu elektrona na NAD +. U slučaju oksidacije prolina, glutamata, izocitrata i drugih supstrata, prijenos elektrona se događa izravno na NAD+. Reducirani NAD respiratornog lanca oksidira NADH dehidrogenaza, koja sadrži željezo sumporni protein (FeS) i FMN i čvrsto je vezan za respiratorni lanac.

Sl.9.7

KoQ (ubikinon), bitna komponenta dišnog lanca, je derivat benzokinona s bočnim lancem koji je najčešće predstavljen s 10 izoprenoidnih jedinica kod sisavaca (vidi Poglavlje 7). Kao i svaki kinon, KoQ može biti u reduciranom i oksidiranom stanju. Ovo svojstvo određuje njegovu ulogu u dišnom lancu - da služi kao sakupljač redukcijskih ekvivalenata koji se dovode u dišni lanac preko flavin dehidrogenaza. Njegov sadržaj znatno premašuje sadržaj ostalih komponenti dišnog lanca.

Dodatni član dišnog lanca je željezo-sumporni protein FeS (ne-hem željezo). Sudjeluje u redoks procesu koji se odvija prema jednoelektronskom tipu. Prvo mjesto lokalizacije FeS nalazi se između FMN i KoQ, drugo - između citokroma b i c 1 . To odgovara činjenici da se od FMN faze razdvajaju putevi protona i elektrona: prvi se nakupljaju u matriksu mitohondrija, dok drugi odlaze do hidrofobnih nositelja - KoQ i citokroma.

Citokromi u dišnom lancu raspoređeni su prema rastu redoks potencijala. Oni su hemoproteini u kojima je prostetička hem skupina bliska hemu hemoglobina (identična je u citokromu b). Ioni željeza u sastavu hema reverzibilno mijenjaju svoju valenciju pri primanju i odavanju elektrona.

U procesima tkivnog disanja najvažniju ulogu imaju citokromi b, c 1, c, a i a 3. Citokrom a 3 je terminalni dio dišnog lanca - citokrom oksidaza, koja oksidira citokrom c i stvara vodu. Elementarni čin je dvoelektronska redukcija jednog atoma kisika, tj. svaka molekula kisika istovremeno stupa u interakciju s dva transportna lanca elektrona. Tijekom transporta svakog para elektrona, do 6 protona može se akumulirati u intramitohondrijskom prostoru (slika 9.8).

Intenzivno se proučava struktura dišnog lanca. Među najnovijim dostignućima molekularne biokemije je utvrđivanje fine strukture dišnih enzima pomoću difrakcijske analize X-zraka. Pomoću elektronskog mikroskopa s trenutno najvećom rezolucijom možete "vidjeti" strukturu citokrom oksidaze (slika 9.9).

Oksidativna fosforilacija i kontrola disanja. Funkcija respiratornog lanca je iskorištavanje reduciranih respiratornih nositelja nastalih u reakcijama metaboličke oksidacije supstrata (uglavnom u ciklusu trikarboksilnih kiselina). Svaku oksidativnu reakciju, u skladu s količinom oslobođene energije, “opslužuje” odgovarajući dišni nositelj: NADP, NAD ili FAD. Ovi spojevi u reduciranom obliku prema svojim redoks potencijalima povezani su s dišnim lancem (vidi sl. 9.7). Diskriminacija između protona i elektrona događa se u dišnom lancu: dok se protoni prenose kroz membranu, stvarajući DRN, elektroni se kreću duž lanca nosača od ubikinola do citokrom oksidaze, generirajući električnu razliku potencijala potrebnu za stvaranje ATP-a pomoću protonske ATP sintaze. Dakle, tkivno disanje "puni" mitohondrijsku membranu, dok je oksidativna fosforilacija "prazni".

Razlika u električnom potencijalu preko mitohondrijske membrane, koju stvara dišni lanac, koji djeluje kao molekularni vodič elektrona, pokretačka je sila za stvaranje ATP-a i drugih oblika korisne biološke energije (vidi sliku 9.6). Mehanizmi ovih transformacija opisani su kemiosmotskim konceptom transformacije energije u živim stanicama. Iznio ju je P. Mitchell 1960. kako bi objasnio molekularni mehanizam konjugacije transporta elektrona i stvaranja ATP-a u dišnom lancu i brzo je dobio međunarodno priznanje. Za razvoj istraživanja na području bioenergije P. Mitchell je 1978. godine dobio Nobelovu nagradu. Godine 1997. P. Boyer i J. Walker dobili su Nobelovu nagradu za rasvjetljavanje molekularnih mehanizama djelovanja glavnog enzima bioenergetike - proton ATP sintaze.

Sl.9.9 Shematski prikaz citokrom oksidaze s rezolucijom od 0,5 nm (a) i njezinog aktivnog mjesta s rezolucijom od 2,8 nm (b) (Ponovno tiskano uz ljubazno dopuštenje urednika časopisa).

Prema kemiosmotskom konceptu, kretanje elektrona duž respiratornog lanca je izvor energije za translokaciju protona kroz membranu mitohondrija. Rezultirajuća razlika u elektrokemijskim potencijalima (DmH +) aktivira ATP sintazu, koja katalizira reakciju

ADP + P i \u003d ATP. (3)

Postoje samo 3 odjeljka u dišnom lancu gdje je prijenos elektrona povezan s akumulacijom energije dovoljne za stvaranje ATP-a (vidi sl. 9.7), u ostalim fazama rezultirajuća razlika potencijala za ovaj proces je nedovoljna. Maksimalna vrijednost koeficijenta fosforilacije je, dakle, 3 ako se reakcija oksidacije odvija uz sudjelovanje NAD, a 2 ako se oksidacija supstrata odvija preko flavin dehidrogenaza. Teoretski, još jedna molekula ATP može se dobiti u reakciji transhidrogenaze (ako proces započne s reduciranim NADP):

NADPH + NAD + = NADP + + NADH + 30 kJ/mol. (četiri)

Normalno, u tkivima, reducirani NADP se koristi u plastičnom metabolizmu, osiguravajući niz sintetskih procesa, tako da je ravnoteža transhidrogenazne reakcije snažno pomaknuta ulijevo.

Učinkovitost oksidativne fosforilacije u mitohondrijima definira se kao omjer količine nastalog ATP-a prema apsorbiranom kisiku: ATP/O ili P/O (koeficijent fosforilacije). Eksperimentalno utvrđene vrijednosti P/O u pravilu su manje od 3. To ukazuje da proces disanja nije u potpunosti povezan s fosforilacijom. Doista, oksidativna fosforilacija, za razliku od fosforilacije supstrata, nije proces u kojem je oksidacija čvrsto povezana s stvaranjem makroerga. Stupanj konjugacije uglavnom ovisi o cjelovitosti mitohondrijske membrane, koja čuva potencijalnu razliku stvorenu prijenosom elektrona. Iz tog razloga, spojevi koji osiguravaju protonsku vodljivost (poput 2,4-dinitrofenola) su razdvojitelji.

Nekonjugirano disanje (slobodna oksidacija) obavlja važne biološke funkcije. Održava temperaturu tijela na višoj razini od temperature okoline. Homoiotermne životinje i čovjek su u procesu evolucije formirali posebna tkiva (smeđe masno tkivo) čija je funkcija održavanje stalne visoke tjelesne temperature zahvaljujući reguliranom odvajanju oksidacije i fosforilacije u respiratornom lancu mitohondrija. Procesom odvajanja upravljaju hormoni.

Normalno, brzina mitohondrijskog prijenosa elektrona regulirana je sadržajem ADP-a. Izvođenje funkcija stanica uz potrošnju ATP-a dovodi do nakupljanja ADP-a, što zauzvrat aktivira disanje tkiva. Dakle, stanice nastoje odgovoriti na intenzitet staničnog metabolizma i održavati rezerve ATP-a na potrebnoj razini. Ovo se svojstvo naziva respiracijska kontrola.

Čovjek dnevno potroši oko 550 litara (24,75 mol) kisika. Ako pretpostavimo da se 40 gatoma kisika (20 mola) obnavlja u tkivnom disanju tijekom tog razdoblja, a vrijednost P / O uzmemo kao 2,5, tada bi se 100 mola, odnosno oko 50 kg ATP-a, trebalo sintetizirati u mitohondrijima! Istodobno, dio energije oksidacije supstrata troši se na koristan rad, a da se ne pretvara u ATP (vidi sl. 9.6).

Ovi podaci pokazuju koliko je važno da tijelo održava vitalne procese.

slobodna oksidacija. Jedna od zadaća slobodne (nekonjugirane) oksidacije je transformacija prirodnih ili neprirodnih supstrata, u ovom slučaju nazvanih ksenobiotici (xeno - nekompatibilno, bios - život). Izvode ih enzimi dioksigenaze i monooksigenaze. Oksidacija se odvija uz sudjelovanje specijaliziranih citokroma, najčešće lokaliziranih u endoplazmatskom retikulumu, stoga se ovaj proces ponekad naziva mikrosomalna oksidacija [Archakov AI, 1975].

Reakcije slobodne oksidacije također uključuju kisik i reducirane respiratorne prijenosnike (najčešće NADPH). Akceptor elektrona je citokrom P-450 (ponekad citokrom b 5). Oksidacija supstrata odvija se prema sljedećoj shemi:

SH + O 2 -\u003e SOH. (5)

Mehanizam djelovanja oksigenaza uključuje promjenu valencije njihovih sastavnih dvovalentnih metalnih iona (željezo ili bakar). Dioksigenaze vežu molekularni kisik za supstrat, aktivirajući ga na račun elektrona atoma željeza u aktivnom centru (u ovom slučaju željezo postaje trovalentno). Oksigenacija se odvija kao napad na supstrat nastalim superoksidnim anionom kisika. Jedna od biološki važnih reakcija ovog tipa je pretvorba β-karotena u vitamin A. Monooksigenaze zahtijevaju sudjelovanje NADPH u reakciji, čiji atomi vodika stupaju u interakciju s jednim od atoma kisika, budući da se samo jedan elektron veže na supstrat. Rasprostranjene monooksigenaze uključuju različite hidroksilaze. Sudjeluju u oksidaciji aminokiselina, hidroksi kiselina, poliizoprenoida.

Dakle, stanično disanje se događa u stanici.

Ali gdje točno? Koja organela provodi taj proces?

Glavna faza staničnog disanja odvija se u. Kao što znate, glavni proizvod rada mitohondrija - ATP molekule - sinonim je za koncept "energije" u biologiji. Doista, glavni produkt ovog procesa je energija, ATP molekule.

ATPje molekula – sinonim za energiju u biologiji. Skraćenica je za Adenozin trifosfat ili Adenozin trifosfat. Kao što se može vidjeti iz slike formule, molekula sadrži:

1. tri veze s ostacima fosforne kiseline pri čijem pucanju se oslobađa velika količina energije,
2. riboza ugljikohidrat (šećer od pet atoma) i
3. dušična baza

1 Faza staničnog disanja - pripremna

Kako tvari dospijevaju u stanice? U procesu probave tijela. Bit procesa probave je razgradnja polimera koji ulaze u tijelo s hranom na monomere:

• rastavljen na aminokiseline;
• - na glukozu;
• razgrađuje se na glicerol i masne kiseline.

Oni. monomeri ulaze u stanicu.

2 Faza stanične probave

glikoliza- enzimski proces uzastopne razgradnje glukoze u stanicama, popraćen sintezom ATP-a.

Glikoliza pri aerobnim uvjetima dovodi do stvaranja pirogrožđane kiseline (PVA) (piruvat),

glikoliza u anaerobnim uvjetima(anoksična ili s nedostatkom kisika) dovodi do stvaranja mliječne kiseline (laktata).

CH3-CH(OH)-COOH

Proces se odvija uz sudjelovanje molekula fosforne kiseline, stoga se zove oksidativne fosforilacije

Glikoliza je glavni put za glukozu u životinja.

Transformacije se događaju u, tj. proces će biti nedvosmisleno anaeroban: molekula glukoze će se razgraditi na PVC - pirogrožđanu kiselinu uz oslobađanje 2 molekule ATP:

3 Faza stanične probave (kisik)

Ulaskom u mitohondrije dolazi do oksidacije: PVA se pod djelovanjem kisika razgrađuje na ugljični dioksid (sumarna jednadžba):

Najprije se odcijepi jedan ugljikov atom pirogrožđane kiseline. Pritom nastaje ugljikov dioksid, energija (pohranjena je u jednoj molekuli NADP) i molekula s dva ugljika - acetilna skupina. Tada reakcijski lanac ulazi u centar metaboličke koordinacije stanice - Krebsov ciklus.

Krebsov ciklus

(ciklus limunske kiseline)

Krebsov ciklus je reakcija koja počinje kada se određena ulazna molekula spoji s drugom molekulom koja djeluje kao "pomagač". Ova kombinacija pokreće niz drugih kemijskih reakcija u kojima nastaju molekule produkta i na kraju se ponovno stvara pomoćna molekula koja može ponovno pokrenuti cijeli proces.

Za obradu energije pohranjene u jednu molekulu glukoze, potreban je Krebsov ciklus proći dvaput

Proces je višefazni, a osim raznih kiselina zanimljivih naziva, u njemu sudjeluju i koenzimi (CoA).

Što su koenzimi?

(koenzimi)

• To su male organske tvari.
• oni se mogu spojiti s proteinima (ili izravno s enzimima, koji, usput, imaju proteinsku prirodu), tvoreći aktivnu tvar, kompleks, koji će biti nešto poput katalizatora.

Prefiks "ko-" je kao "ko-" - koproducent, sunarodnjak itd. Oni. "zajedno s "

glikoliza je katabolički put od iznimne važnosti.

Osigurava energiju za stanične reakcije, uključujući sintezu proteina.

Intermedijarni produkti glikolize koriste se u sintezi masti.

Piruvat se također može koristiti za sintezu drugih spojeva. Zahvaljujući glikolizi, performanse mitohondrija i dostupnost kisika ne ograničavaju snagu mišića tijekom kratkotrajnih ekstremnih opterećenja.

Tkivno ili stanično disanje je skup biokemijskih reakcija koje se odvijaju u stanicama živih organizama, tijekom kojih se ugljikohidrati, lipidi i aminokiseline oksidiraju u ugljični dioksid i vodu. Oslobođena energija pohranjuje se u kemijskim vezama makroergičkih spojeva (molekula adenozintrifosforne kiseline i drugih makroerga) i tijelo je može koristiti prema potrebi. Uključeno u skupinu katabolističkih procesa. Na staničnoj razini razmatraju se dvije glavne vrste disanja: aerobno (uz sudjelovanje oksidirajućeg sredstva - kisik) i anaerobno. Istodobno, fiziološki procesi prijenosa kisika do stanica višestaničnih organizama i uklanjanja ugljičnog dioksida iz njih promatraju se kao funkcija vanjskog disanja.

Aerobno disanje. U Krebsovom ciklusu, glavna količina ATP molekula nastaje metodom oksidativne fosforilacije u posljednjoj fazi staničnog disanja: u lanac prijenosa elektrona. Ovdje se NADH i FADH 2 oksidiraju, reduciraju u procesima glikolize, β-oksidacije, Krebsovog ciklusa itd. Energija koja se oslobađa tijekom ovih reakcija je posljedica lanca prijenosnika elektrona lokaliziranog u unutarnjoj membrani mitohondrija (kod prokariota, u citoplazmatskoj membrani), transformira se u transmembranski protonski potencijal. Enzim ATP sintaza koristi ovaj gradijent za sintezu ATP-a, pretvarajući njegovu energiju u energiju kemijske veze. Izračunato je da molekula NADH tijekom ovog procesa može proizvesti 2,5 molekula ATP-a, a FADH 2 - 1,5 molekula. Kisik je posljednji akceptor elektrona u dišnom lancu aeroba.

Anaerobno disanje je biokemijski proces oksidacije organskih supstrata ili molekularnog vodika korištenjem drugih oksidacijskih sredstava anorganske ili organske prirode u respiratornom ETC-u kao konačnog akceptora elektrona umjesto O 2 . Kao i u slučaju aerobnog disanja, slobodna energija oslobođena tijekom reakcije pohranjuje se u obliku transmembranskog protonskog potencijala, koji koristi ATP sintaza za sintezu ATP-a.

trbušni dah Provodi se kontrakcijom dijafragme i mišića trbušne šupljine s relativnim ostatkom stijenki prsnog koša. Pri udisaju ramena padaju, prsni mišići slabe, dijafragma se steže i pada. Time se povećava podtlak u prsnoj šupljini, a donji dio pluća se puni zrakom. To povećava intraabdominalni tlak i izboči želudac. Tijekom izdisaja dijafragma se opušta, podiže, a trbušna stijenka se vraća u prvobitni položaj.

Tijekom dijafragmalnog disanja masiraju se unutarnji organi. Najčešće se takvo disanje javlja kod muškaraca. Također se javlja kada se osoba odmara, obično tijekom sna.

niži dojenje dah zahvaća interkostalne mišiće. Kao rezultat kontrakcije mišića, prsa se šire prema van i prema gore, zrak ulazi u pluća i pojavljuje se inspiracija. Tijekom donjeg disanja samo je dio pluća ispunjen, a zahvaćena su samo rebra, ali ostatak tijela ostaje nepomičan. Kao rezultat toga, ne dolazi do punopravnog procesa izmjene plina.

Disanje u donjem dijelu prsnog koša općenito koriste žene. Koriste ga i ljudi koji su često u sjedećem položaju, jer se cijelo vrijeme moraju naginjati prema naprijed kako bi čitali ili pisali.

Gornji dojenje dah nastaje zbog rada mišića ključnih kostiju. Pri udisaju se ključne kosti i ramena podižu, a zrak ulazi u pluća. U ovom slučaju morate uložiti puno truda, jer se učestalost udisaja i izdisaja povećava, a opskrba kisikom je beznačajna. Takvo disanje može se namjerno izazvati uvlačenjem trbuha. Samo mali dio pluća uključen je u disanje u gornjem dijelu prsnog koša, a izmjena plinova odvija se nepotpuno. Kao rezultat, zrak nije pravilno očišćen i zagrijan.

Žene pribjegavaju ovoj vrsti disanja tijekom poroda.

mješoviti ili potpuna dah pokreće cijeli aparat za disanje. Istodobno rade sve vrste mišića, dijafragma i pluća su potpuno ventilirani.

Takvim disanjem uklanjaju se toksini, potiče metabolizam, obnavlja tijelo.

U ovom slučaju disanje može biti i duboko i plitko. Plitko disanje je lagano i ubrzano. Frekvencija dišnih pokreta je do 60 pokreta u minuti. Istodobno se vrši tihi udah i bučan intenzivan izdisaj. To vam omogućuje da se oslobodite napetosti iz svih mišića tijela. Kod plitkog disanja pluća su samo djelomično ispunjena zrakom.

Samo mala djeca dišu površno. Što je dijete starije, to manje udahne u minuti. Disanje odrasle osobe poprima dubok karakter. Tijekom dubokog disanja, frekvencija se usporava, pluća se pune zrakom što je više moguće. Volumen udisaja u isto vrijeme prelazi dopuštenu normu.

No, je li takvo disanje korisno za naše zdravlje? I koji općenito vrsta disanje je najbolji?