Параграф 20. 1. Биоокисление

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

Параграф учебника по биохимии 20.1
«Б и о о к и с л е н и е».

Содержание параграфа:

20. 1. 1. Б И О О К И С Л Е Н И Е  и его медицинское значение.
20. 1. 2. Отличия биоокисления от окисления в неживой природе.

22. 1. Б И О О К И С Л Е Н И Е  и его медицинское значение.

Определение.
Биоокисление – это окислительно-восстановительные процессы в живых организмах.

Медицинское значение биоокисления.
Учить только после п.21-27.

(Готовить к экзамену этот пункт нужно после того, как будет выучена вся тема биоокисление).
Медицинское значение биоокисления в том, что
нарушение процессов биоокисления (как недостаточность процессов, так и избыточность)
могут:
1) угрожать жизни,
2) проводить к заболеваниям,
3) ускорять старение.

Непосредственная, острая угроза для жизни
возникает при нарушении окислительных процессов,
связанных с выработкой АТФ. - п.22 и 23.

Потому что если АТФ прекращает вырабатываться в организме (в достаточных количествах), то наступает смерть.
Клетки, не получающие АТФ, разрушаются.

Основные причины прекращения выработки АТФ (п.23) –

это такие известные причины смерти,
как прекращение поступления кислорода
и отравление цианидами (цианистым калием, например) или угарным газом (СО).

(Строго говоря, в этих случаях АТФ не совсем перестает вырабатываться в организме,
а перестает вырабатываться способом окислительного фосфорилирования,
но другой способ выработки АТФ, который называется субстратным фосфорилированием,
не обеспечивает организм достаточным количеством АТФ).

Причина прекращения выработки АТФ (способом ОФ)
при прекращении поступления кислорода
и при отравлении цианидами –
это невозможность работы дыхательной цепи,
которая является источником энергии для ОФ (через создание ;;Н+);
потому что кислород является одним из субстратов ДЦ,
а цианиды являются блокаторами ДЦ
(ингибиторами белков ДЦ).

Снижение выработки АТФ происходит также при голодании,
так как пища является источником водорода (электронов) для ДЦ после
1) процессов пищеварения в ЖКТ,
2) унификации мономеров до метаболитов ЦТК в клетках и
3) отщепления водорода от метаболитов ЦТК
и переноса водорода (протонов и электронов) в ДЦ коферментами (подробности далее).

Еще одна причина снижения выработки АТФ –
это снижение активности ферментов,
катализирующих реакции, связанные с выработкой АТФ.

Основные причины снижения активности этих ферментов – это

1) дефицит в организме витаминов
(особенно В1, В2, РР, пантотената)
2) или активных форм витаминов (коферментов),
3) а также дефицит в пище незаменимых аминокислот
(так как при дефиците незаменимых аминокислот
не из чего синтезировать апобелки),
4) мутации генов, кодирующих ферменты ЦТК, ДЦ (особенно генов МХ),
из-за неправильного образа жизни, неблагоприятных условий ОС, возраста.

К списку причин дефицита в клетках кислорода можно добавить:
заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем
(эмфизема при курении в том числе),
дефицит эритроцитов и гемоглобина (при анемиях).

См. также в п.27, к каким заболеваниям приводит избыток АФК
и снижение активности антиокислительной системы.
В п.26 – к каким заболеваниям приводит снижение активности гидроксилаз (депрессии п. 105, фенилкетонурия п.68, рахит п.114 и 19 и т.д.).

20. 1. 2. ОТЛИЧИЯ биоокисления от окисления в неживой природе.

1. Основная реакция
окисления в неживой природе – это:
С + О ; СО2 + энергия.
А основная реакция окисления в живых организмах – это:
Н + О ; Н2О + энергия.

Из дальнейшего нужно знать, что здесь имеется в виду образование воды в дыхательной цепи.
Источник кислорода – дыхание,
источник водорода – кофермент НАДН и ФАДН2.

Реакции очень похожи –
в обоих случаях окисляемое вещество вступает в реакцию с кислородом (реакция горения),
в обоих случаях выделяется энергия.

2. Формы выделения энергии.

При окислении в неживой природе
в виде тепла рассеивается вся выделяющаяся при реакции окисления энергия.

При окислении в живых организмах
в виде тепла рассеивается только 60% энергии
(при разобщении ОФ процент больше),
а остальные 40% энергии могут запасаться в виде АТФ
(при разобщении ОФ процент меньше – п.22).

Запасание части энергии в виде АТФ необходимо для жизни –
для процессов, протекание которых происходит с затратой АТФ
(например, для работы натрий-калиевой АТФ-азы,
для химических реакций, требующих затраты АТФ и т.д.).

Благодаря выделению тепла
возможно поддержание температуры тела (37 градусов),
оптимальной для работы белков организма.

3. Характер реакции.

При окислении в неживой природе
вся энергия выделяется сразу,
а при биоокислении (в частности, при работе дыхательной цепи)
энергия выделяется порциями

благодаря так называемому ступенчатому характеру реакции:

водород вступает в реакцию с кислородом не сразу,
водород «идет» к кислороду через ряд переносчиков дыхательной цепи.

4. Роль воды в окислении.

Окислению в неживой природе вода препятствует (водой тушится огонь),
а биоокислению вода не мешает –
реакции биоокисления происходят в водной среде.

Более того, вода участвует в биоокислении –
в процессах так называемого косвенного окисления.

Косвенное окисление – это
окисление кислородом воды

(это значит, что атом кислорода воды
оказывается в составе окисляемого вещества).

Косвенное окисление включает в себя реакции
1) дегидрирования,
2) гидратации и
3) второго дегидрирования.

Примеры косвенного окисления –
1) реакции ЦТК от сукцината до оксалоацетата – п.21,
2) окисление этанола до ацетата – п.26,
3) реакции ;-окисления (от ацилКоА до ;-кето/ацилКоА) – п.45.

5. Катализаторы окисления.

Окисление в неживой природе
может катализироваться неорганическими катализаторами
(эти катализаторы способны выдержать высокие температуры),

а реакции биоокисления катализируются ферментами
(органическими катализаторами).

Класс ферментов, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции, называется оксидоредуктазами.

6. Температура.

Реакции окисления в неживой природе обычно протекают при высоких температурах,
а реакции биоокисления протекают
при температуре тела – при 37 градусах.

При более высоких температурах ферменты и другие белки
не смогли бы работать (потому что подверглись бы денатурации).

С другой стороны, именно благодаря высокой активности ферментов
температура 37 градусов достаточна
для протекания реакций биоокисления с необходимой скоростью.