2014-02-17
2193
Митохондрия. Строение, функции, сравнительная характеристика мембран митохондрий. Характеристика ферментов мембран, межмембранного пространства, МX матрикса.
Энергетической валютой» клетки является АТФ
HOH
фото -> АТФ ----------> осмотическая работа
синтез | ----> транспорт
хемо ---АДФ + Фн<-----> электрическая работа
----> химическая работа
----> тепловая работа
----> механическая и световая работа.
Такое «центральное» расположение молекулы АТФ позволяет ей выполнять роль донора высокоэнергетического фосфата для соединений, расположенных ниже в таблице, превращаясь при этом в АДФ, а АДФ - роль акцептора высокоэнергетического фосфата у соединений, расположенных выше. Цикл АТФ/АДФ связывает, тем самым, процессы генерирующие «~Р» с процессами, использующими «~Р». Сумму всех адениловых нуклеотидов в клетке (АТФ,АДФ и АМФ) называют адениловой системой. Процессы гидролиза и синтеза АТФ происходят с высокой скоростью, поскольку общий фонд АТФ очень маленький и для поддержания процессов жизнедеятельности в клетке его хватает только на несколько секунд.
В клетках организмов животных есть три основных источника ~P для синтеза АТФ.
· окислительное фосфорилирование – механизм образования АТФ, использующий для этого энергию градиента электрохимического потенциала, возникающего на внутренней мембране митохондрий.
· Субстратное фосфорилирование – механизм синтеза АТФ, использующий энергию макроэргических соединений, образующихся в процессе метаболизма (1,3- дифосфоглицериновая кислота, сукцинил-КоА и т.д.).
· Синтез АТФ с использованием макроэргов, выполняющих своеобразную роль молекул – депо макроэргических связей (креатинфосфат).
Тому, каким образом живые системы преобразуют энергию поступающих из внешней среды химических соединений, в энергию макроэргических соединений и посвящена значительная часть курса биохимии.
Митохондрии постоянные органеллы всех клеток (кроме эритроцитов) имеют 2 мембраны:
| Признак | Внутренняя мембрана | Наружная мембрана |
| 1. Форма | Складчатая (кристы) | Гладкая |
| 2. Плотность | 1,2 | 1,1 |
| 3. ФЛ/Белки | 0,27/0,73 | 0,82/18 |
| 4. Проницаемость | Высокоселективная | Низкоселективная (даже большие молекулы проникают свободно) |
| Содержание: | ||
| 5. Кардиолипина | Высокое | Низкое |
| 6. Фосфоинозитола | Низкое | Высокое |
| 7. Холестерина | Низкое | Высокое |
| 8. Ферменты | СДГ и компоненты ДЦ | МАО, ферменты синтеза ЖК |
Межмембранное пространство: в нем активны аденилаткиназа и нуклеозиддифосфаткиназа.
В процессах старения генома митохондрии мигрируют в ядро, т. е. возникают летальные мутации, связанные с деформацией митохондриальных белков генерирующих АТФ.
Цикл трикарбоновых кислот или цикл лимонной кислоты был открыт Гансом Кребсом в 1937 г. Он брал измельченные мышцы голубя, добавлял на них трикарбоновые кислоты и определял скорость дыхания, те трикарбоновые кислоты, которые составляют цикл Кребса усиливают дыхание.
Цикл Кребса - исходный субстрат ацетил КоА, который взаимодействует с ЩУК под действием фермента цитратсинтетазы.
За один оборот цикла Кребса происходит полное окисление одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление ацетил-КоА, а коферменты НАД и ФАД должны снова окисляться. Это и происходит в ДЦ.
Освобождающаяся при окислении ацетил-КоА энергия, расходуется на образование макроэргических связей АТФ.
Из 4 пар атомов водорода, 3 пары переносятся через НАД и одна пара через ФАД. На каждую пару атомов водорода в системе БО образуется 3АТФ (1НАДН2 = 1АТФ). Следовательно, всего 9АТФ; одна пара атомов попадает в систему БО через ФАД, - в результате образуется 2АТФ. Кроме этого в ходе сукцинаткиокиназной реакции образуется 1ГТФ = 1АТФ. Поэтому в целом, в ходе цикла Кребса образуется 12АТФ.
