Oxidarea biologică - un set de reacții redox ale diferitelor substanțe în organisme vii. Reacțiile redox Chemat apar cu modificarea gradului de oxidare a atomilor datorate redistribuirii electronilor între ele.
Tipuri de procese de oxidare biologică:
1) aerobic (mitocondrială) oxidarea destinată a extrage energie din substante nutritive si oxigen care implică acumularea acesteia sub forma de ATP. oxidarea aerobă este numită și respirația tisulară. deoarece consuma în mod activ de oxigen pe măsură ce curge tesut.
2) oxidarea anaerobă - o metodă de extragere a energiei substanțe auxiliare fără oxigen. oxidarea anaerobă este importantă în oxigen, iar atunci când se efectuează munca musculară intensă.
3) oxidarea microsomală destinate neutralizării medicamentelor și a toxinelor, precum si pentru sinteza diferitelor substante: epinefrina, norepinefrina, melaninei în piele, colagen, acizi grași, acizi biliari, hormoni steroizi.
4) oxidarea radicalilor liberi, este necesar să se actualizeze reglarea și membranei celulare permeabilitatea.
Principalul mod de oxidare biologică este mitocondrială. asociate cu asigurarea organismului cu energie în formă utilizabilă. surse de energie pentru om sunt o varietate de compuși organici: carbohidrați, grăsimi și proteine. Nutrienții oxidare descompunerea produselor finale, în principal - în CO2 și H2O (descompunerea proteinelor este de asemenea produs NH3). Eliberată în timp ce energia este stocată sub formă de compuși bogate în energie ale legăturilor chimice, de preferință - ATP.
compuși organici-energie bogate numite celule vii care conțin energii de legătură bogat. legături macroergice Hidroliza (linie ondulată notată
) Eliberat mai mult de 4 kcal / mol (20 KJ / mol). obligațiuni energetice formate ca rezultat al redistribuirii energiei legăturilor chimice în timpul metabolismului. Compușii cei mai bogate sunt anhidride ale acidului fosforic, de exemplu, ATP, GTP, UTP etc. adenozintrifosfat (ATP) este esențială pentru legăturile energetice cu substanțe.
adenină - riboza - P
P, unde P - rest de acid fosforic
ATP se gaseste in fiecare celula din citoplasmă, mitocondrii și nucleelor. reacția de oxidare biologică însoțit de transferul unui grup de fosfat la ADP, pentru a forma ATP (acest proces este numit de fosforilare). Astfel, energia stocată sub formă de molecule de ATP și, dacă este necesar, utilizate pentru a efectua diferite tipuri de operațiuni (mecanice, electrice, osmotice) și pentru sinteza.
Sistemul de unificare a oxidarea substratului în corpul uman
Utilizarea directă a energiei chimice, nutrienți conținute în moleculele nu poate fi, deoarece pentru a rupe legăturile intramoleculare eliberează cantități masive de energie, ceea ce poate duce la deteriorarea celulelor. Pentru substanța alimentară primită în organism, trebuie să parcurgă o serie de transformări specifice în timpul căreia are loc dezintegrarea moleculelor organice complexe cu mai multe trepte în cele mai simple. Acest lucru permite o eliberare treptată a energiei și stocarea acestuia sub formă de ATP.
Procesul de conversie a diferitelor substanțe într-o unificare complexă substratnazyvaetsya de energie. Există trei etape de unificare:
1. Faza pregătitoare are loc în tractul digestiv, precum și în citoplasmă celulelor. molecule mari dezintegrează în unitățile lor structurale componente: polizaharide (amidon, glicogen) - în monozaharide; proteine - în aminoacizi; grăsimi - în glicerol și acizi grași. Aceasta eliberează o cantitate mică de energie (aproximativ 1%) este disipată sub formă de căldură.
2. conversie tisulară începe în citoplasmă celulelor, in final mitocondrii. Moleculele chiar mai simple, cu numărul de tipuri este redus în mod semnificativ. . Produsele rezultate sunt comune pentru schimbul de substanțe diferite moduri: piruvat, acetil-coenzima (acetil-CoA), α-cetoglutarat, oxaloacetat etc. Cel mai important dintre acești compuși este acetil-CoA - reziduul de acid acetic, la care bond energie prin S atașat sulf coenzima a - formă activă de vitamina B3 (acid pantotenic). Procese defalcare proteine, grăsimi și carbohidrați converg la formarea pas de acetil-CoA, pentru a forma un ciclu metabolic suplimentar uniform. Această etapă este caracteristică parțială (20%), eliberarea de energie, din care o parte se acumulează sub formă de ATP, iar o parte este disipată sub formă de căldură.
3. etapa mitocondrială. Produsele formate în a doua etapă sunt furnizate sistemului ciclic de oxidare - ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs) și lanțul respirator mitocondrial conexe. Ciclul Krebs acetil CoA este oxidat la CO2 și hidrogen asociat cu vectorul - NAD + și FAD · H2 · H2. Hidrogenul intră în lanțul respirator mitocondrial, unde este oxidarea oxigenului H2O Acest proces este însoțit de eliberarea de aproximativ 80% din energia legăturilor chimice ale substanțelor, unele dintre care este folosit pentru formarea de ATP, iar o parte - este eliberată sub formă de căldură.
O2 lanț respirator mitocondrial
Clasificarea și caracteristicile principalelor Oxidoreductazele în țesuturi
O caracteristică importantă a oxidarea biologică este că are loc sub acțiunea anumitor enzime (Oxidoreductazele). Toate enzimele necesare pentru fiecare etapă sunt combinate în ansambluri, care sunt în general fixate pe o varietate de membrane celulare. Ca urmare a acțiunii coordonate a tuturor enzimelor, transformările chimice au loc treptat, ca transportor. Astfel, produsul de reacție a unei etape este compusul de pornire pentru etapa următoare.
1.Degidrogenazy efectuat captarea hidrogenului din substrat oxidabil:
În procesele asociate cu recuperarea energiei, cel mai frecvent tip de reacții de oxidare biologică - dehidrogenare. adică scindarea substratului prin oxidabile doi atomi de hidrogen și transferarea acestora la un oxidant. De fapt, hidrogenul din sistemele vii nu este sub formă de atomi, și reprezintă suma de electroni și protoni (H + și ē), pe care rute diferite de mișcare.
Dehidrogenaza sunt proteine complexe, coenzime ale acestora (porțiune neproteic a complexului o enzima) poate fi un oxidant și un agent de reducere. Retrageri de hidrogen din substraturile coenzime trec în formă redusă. coenzime formă Recuperate pot da protoni de hidrogen și electroni la o altă coenzimă, care are un potențial redox mai ridicat.
1) + NAD - și NADP + dehidrogenaza -dependente (coenzime - NAD + și NADP + - forme active de vitamina PP). Doi atomi de hidrogen sunt atașați de SH2 substrat oxidabil. formând astfel o formă redusă - + NAD · H2:
2) dependentă de FAD dehidrogenaza (coenzime - FAD și FMN - formă activă de vitamina B2). Capacitatea Oxidant acestor enzime le permite să facă hidrogen direct din substratul oxidabil și de reconstituit NADN2. În această formă formele reduse ale FAD și FMN · H2 · H2.
3) koenzimQili ubichinonă care poate dehydrogenate FAD și FMN · H2 · H2 și atașați doi atomi de hidrogen, devenind KoQ · H2 (hidrochinona)
2.Zhelezosoderzhaschie purtători de electroni geminovoy tsitohromyb NATURE, c1, c, a, a3. Citocromilor - sunt enzime care aparțin clasei hromoproteidov (proteine colorate). porțiunea neproteic a hemului citocromului prezentat. care conține fier și aproape în structura la citocromul gemoglobina.Odna hem moleculă capabilă de a lua un electron reversibil, schimbând astfel gradul de oxidare a fierului:
citocromul (Fe 3+) + ē ↔ citocromul (Fe 2+)
Citocromului o, formează un complex a3 numit citocromoxidază. Spre deosebire de alte citocromilor, citocromoxidază capabil să reacționeze cu oxigen - acceptor de electroni final.