Бх FiBO-2012

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

O	КoQ10
O	CH3
H3C
H3C O
O	CH3 CH3 CH3 CH3 CH3	CH3	CH3	CH3	CH3	CH3
•	Окисляетсяцитохромами
•	Этоколлекторэлектроновнескольких FAD-
	зависимыхДГ
08.03.2012						273

Комплекс II (Сукцинат-КoQ редуктаза)или

СДГ

• Комплекс II содержит

FAD и 7-8 Fe-S белковв

3 кластерах

• Комплекс II СДГ,

одновременнофермент ЦТК иинтегральный белок внутренней мембраныМх

• МассаСДГ от100 до 140 kD

08.03.2012

274

Комплекс II и III

•КoQ акцептируетэлектронысобеихкомплексовI и II ипереноситнакомплексIII.

08.03.2012

275

91

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

Комплекс IV: Цитохром c Оксидаза

• Комплекс IV назван

Цитохром c Оксидазойпотому что акцептирует электроныс цитохромаси направляетдля4-х электронного восстановленияO2 до H2O

08.03.2012

276

Комплекс V H+-АТФ-аза

(АТФ-синтаза )

•	Ионныеградиентына
	внутреннеймембране -форма
	хранениябиологически
	конвертируемойэнергии,
	которая совершаетполезную
	работу,когдапотокионовидет
	вобратномнаправлении
•	ОбратныйпотокH+ противего
	электрохимическогоградиента
	черезАТФ-синтазу–источник
	синтеза АТФизАДФиФн
•	Этотвездесущийфермент
	играетрольтурбины
	превращающейэнергию
08.03.2012	протонногоградиентавАТФ
	277

ATФ/AДФ - транслоказа

• Транспорт АТФ из Мх (ч/з ATФ/AДФ транслоказу) происходит в мембране Мх по электрохимическому

08.03.2012 потенциалу (∆µH+) 278

92

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

Функционирование ДЦ

08.03.2012

279

The Structures of Several Inhibitors of ETC

and OP

08.03.2012

280

Действие разобщителей ОФ

O- H+ OH

NO2

NO2

NO2 NO2

•2,4-динитрофенол (2,4-ДНФ),какслабаякислота связываетпротонвмежмембранномпространствеи переноситеговматрикс Мх (рассеиваяэнергию

DmH+ )	281
08.03.2012

93

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

2,4-ДНФ снижает DmH+

H+	H+	H+		H+ H+		H+	H+ H+ H+		H+ H+	25:1 H+
Межмембранно	H+		H+	H+	H	+ H+	H+	H	+ H+
е пространство	H+	H+	H+	H+		-	H+		H+
						O

NO2

NO2

NO2

O2N

OH

Матрикс Мх

	H+
08.03.2012	282

Биоэнергетика Дж. Николс. М. Мир. 1985

08.03.2012

283

Эндогенныеразобщителигенерируюттепло

•Некоторыеживотныевпроцессеадаптациикхолоду, анабиоза,атакженоворожденныеживотные содержат БЖТ и производятбольшоекол-вотепла засчетразобщенияОФ

•БЖТэтихорганизмовсодержатмногоМх,во внутреннеймембране которыхмалоАТФ-синтетазы, но присутствуетбелоктермогенинилибелокразобщитель,образующийпассивныепротонный канал,рассеивающийэнергиюDmH+ ввидетепла

08.03.2012

284

94

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

Мх БЖТ

• Протонный цикл в Мх БЖТ имеет утечку, которую м остановить ГДФ

• Это часть мех-ма теплопродукции, использующего ЖК.

• Норадреналин активирует мобилизацию ЖК

285

Разобщающие белки

Uncoupling Proteins (UCP 1-5)

Вразных тканях человека иживотных выделено 5 видов UCP 1-5, уровень экспрессии ифункциикоторых различны:

Разобщение ОФ (регуляция продукции АТФ)

Генерация тепла (адаптация к холоду)

Предотвращение образования АФК

Предотвращение апоптоза идр.

08.03.2012

286

Энергетика

Протонная:

В Мх Дц формируется ΔµН+ энергия которого конвертируется в другие виды (химич,

осмотич, механич, тепловую, световую и др.)

Натриевая:

Энергия АТФ образованного

вМх в цитоплазме при помощи Na/K- АТФазы обратимо (?) конвертируется

вградиент концентрации Na (ΔµNa+), которая используется клеткой для совершения разных видов работ (осмотич. – транспорт в-в, механ. передача сигнала и др.)

08.03.2012

287

95

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

Нарушения митохондриального ОФ

•Согласно концепции D. Wallace (1998-2008) любой ткани необходим минимально допустимый (пороговый) уровень производства АТФ

•Снижениеэтогоуровня ведеткнарушению энергозависимыхфункций

•РезкийдефицитАТФвнаиболееэнергозависимых тканях(нервная,сетчатка,миокард,скелетнаям-

ра,железистая) «дает»симптоматикупоражения именноэтихтканей – в виде энцефалопатий,

ретинопатий, кардиомиопатий миопатий и

08т.03..д2012. 288

Митохондриальныеболезни

(Митохондриальная медицина)

•Мхсодержат кольцевую ДНК (mtDNA)

•13 белков ДЦ из1000 белков Мх кодируются вmtDNA ,другие-вядерной

•Описаны некоторые заболевания и синдромы, связанные сповреждением mtDNA

08.03.2012

289

Некоторые Мхзаболевания

•НазванияМхзаболеванийобразуютсяпутемаббревиатур (сокращений).Клиническипротекаютввидекомплекса синдромовпораженияэнергозависимыхтканей

•LHON, Lebers hereditary optical neuropathy;

•MERRF, myoclonic epilepsy and ragged-red-fiber

disease;

•MELAS, mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis, and strokelike episodes;

•NARP, neurological muscle weakness,ataxia, and retinitis pigmentosa;

•Leigh disease — SNE, subacute necrotizing encephalomyelopathy;

•KSS, Kearns–Sayre syndrome;

•CPEO, chronic progressive external

ophthalmoplegia.

08.03.2012 290

96

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

КлиническиепроявленияилечениеМх заболеваний

•Манифестация

–Мышечныесудорогии слабость

–Высокаяутомляемость,

–Лактат-ацидоз,

–Нарушениефункций ЦНС,

–Нарушениезрения.

•Лечение

–Оченьтрудноеичастомалоэффективное

–ОблегчаетсостояниеназначениеКоQ,менадиона, витаминовВ1, В2,РР,С,К, N-ацетилкарнитина, сукцинатаиглутамата

08.03.2012

291

Биологическое окисление-3

Микросомальное и перекисное окисление

Лекция 8

Лектор: д.м.н., проф. Грицук А. И.

зав. кафедрой биохимии Гомельского государственного медицинского университета

Мх -источник образования АФК

08.03.2012

293

97

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

Микросомальное окисление

(Монооксигеназная система)

(IIпутьпотребленияО2 )

•Субстраты мб. окислены внедрением в них атома O2.

•Ферменты монооксигеназы, или цит P450 или

оксидазы со смешанной функцией

•Ферменты ассоциированы с гладкой ЭПС, выделяемой в виде микросом.

•RH + O2 + NADPH + H+ R-OH + H2O + NADP+

08.03.2012

294

Микросомальное окисление

(II путь потребления О2 )

•Микросомы (МС)–искусств.евезикулы,образованные изобрывковЭПСпригомогенизацииткани.

•ВмембранахМСрасположеныМСДЦ основные функциикоторых:

–СинтезБАВ(гормоны,медиаторы,Pg, LT, TXA)

–Детоксикация ксенобиотиков

•Восновереакциймикросомальногоокисления реакцийлежитодное- восстановление О2

08.03.2012

295

Микросомальное окисление

(Монооксигеназная система)

•Субстраты мб. окислены внедрением в них атома O2.

•Ферменты монооксигеназы, или цит P450 или

оксидазы со смешанной функцией

•Ферменты ассоциированы с гладкой ЭПС, выделяемой в виде микросом.

•RH + O2 + NADPH + H+ R-OH + H2O + NADP+

08.03.2012

296

98

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

Сравнительная характеристика Мх и Мс ДЦ

Сходство

Различие

•Общие переносчики • Локализация (Мх и цитоплазма)

ДЦ (NAD, FP,

цитохромы)	• В Мх (энергетические функции
• Одинаковые	О2) энергия е- депонируется в
	форме ΔµН+ (АТФ, осмотич,
переносчики в начале	механич, тепло и др.)
и конце ДЦ

•В Мс (пластические функции О2)

•Одинаковый ОВП и энергия е- не депонируется, а

уровень энергии е-	идет на активацию О2 (обр.
вступающих в ДЦ	АФК), атакующего субстрат	297
08.03.2012

Цитохром P450 монооксигеназы важнаясистемадетоксикациимногихлекарстви

гидроксилированиястероидов

• Цитохром P450 -суперсемейство гемсодержащих монооксигеназ, известно > 1000 ферментов

NADH и NADPH поставляют Н+ и е- для восстановления цитохромов, которые окисляют субстраты в реакциях именуемых

гидроксилазным циклом

08.03.2012

298

Функционированиемикросомальной ДЦ

e- e- O2

FMN	Cyt b5	Cyt P450
		H2O
NADPH+H+ NADP+		RH R-OH
08.03.2012		299

99

Кафедра биохимии ГомГМУ, 2012

08.03.2012

РольцитохромаP450 вмикросомальном окислении

08.03.2012

300

Механизммикросомального окисления

08.03.2012

301

Циклцитохрома Р450

08.03.2012

302

100