Альтернативные функции клеточного дыхания

Альтернативные функции
клеточного дыхания
Егорова
ия
Егорова Юл
Юлия
Казань
Казань,, КГУ
КГУ,, 2010
2010
По
.П.
По Скулачеву
Скулачеву В
В.П.
«
Альтернативные функции
«Альтернативные
функции
клеточного
»
клеточного дыхания
дыхания»
• Более 90% поглощающегося О22:
Н2О
+ 4Н+ +4е
+ оксидаза
• Реже
2:
Реже,, менее 10% поглощающегося О
О2:
Внедрение в орг. соединение
Оксигеназа
•• Около
2:
Около 2%
2% поглощающегося
поглощающегося О
О2:
Супероксид О2Семихинон
Цитохромоксидаза
Цитохром С-оксидаза
Цитохром аа3
2NADH
2NADH
2KoQ
NADH-KoQ-редуктаза
2NAD++
KoQH2-цитохром с-редуктаза
2KoQH22
Цитохром C
Восстановленный
Цитохром С
Цитохромоксидаза
http://moikompas.ru/img/compas/2008-10-25/theories_of_aging/58861839.jpg
О2
http://www.life.illinois.edu/crofts/bioph354/cyt_ox.html
Функции
Функции,, исполняемые
клеточным дыханием
дыханием::
Запасание энергии в конвертируемой
форме АТФ или протонного потенциала
Рассеяние энергии в виде тепла
Образование веществ полезных для клетки
Уборка вредных для клетки веществ
Запасание полезной энергии
АТФ-синтаза
Дыхательная цепь
Протонный потенциал
АТФ
В
В день:
день:
500
500 гг ионов
ионов Н+
Н+
40кг
40кг АТФ
АТФ
nature.web.ru/db/msg.html%3Fmid%...3D1.html
www.cellbiol.ru/book/kletka/mitokhondrii
Рассеяние энергии в виде тепла
Дрожь = расщепление АТФ
до АДФ и фосфата
Не оптимален!!!
Дрожь постепенно исчезает
исчезает,,
сменяясь другим способом
образования тепла
тепла,, когда
дыхание по
-прежнему
по-прежнему
активировано
активировано,, а мышечных
сокращений не происходит
С
тр
и
ж
е
н
н
ы
е
-20°С
Отключение дыхания от
механизма синтеза АТФ
в мышечных
митохондриях
http://stat17.privet.ru/lr/091d8cbf2b4776819fcce81ee1aaf2e8
Температура
голубя 37°С
1.
2.
3.
Откачка протонов
посредством дыхательной
цепи
Возвращение протонов
посредством АТФ-синтазы
Возвращение протонов с
образованием тепла, минуя
АТФ-синтазу
Причина повышенной протонной проводимости мембраны –
возрастание концентрации свободных жирных кислот
Липолиз – фермент липаза
http://imquest.alfaspace.net/ARTICLE/PICTURES/3_3.gif
ru.wikipedia.org/wiki/%25D0%259B...5D0%25B0
АТФ
/АДФ-антипортер
АТФ/АДФ-антипортер
nature.web.ru/db/msg.html%3Fmid%...10300020
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/mmdb/mmdbsrv.cgi
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/mmdb/mmdbsrv.cgi
http://www.vseovese.ru/vseovese_a/oj/picture/5.
http://www.vseovese.ru/vseovese_a/oj/picture/5.jpg
Бурый жир
Жировые капли
у новорожденного
у взрослого
Митохондрии
Митохондрии::
около 10% всех белков этих митохондрий
–разобщающий белок (термогенин)
vetfak.nsau.edu.ru/new/uchebnic/.../t9.html
vetfak.nsau.edu.ru/new/uchebnic/.../t9.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cdThumbnail.cgi?img
=1&uid=143921
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cdThumbnail.cgi?img=1&uid=143921
• спящие зимой животные
• животные, потребляющие избыток пищи
• лилейные
растения
Окисление
гидрохинона
кислородом с
гидрохиноноксидазой
http://www.harunyahya.ru/Books/images_books/images_formenunderstanding/img86.jpg
http://www.harunyahya.ru/Books/images_books/images_formenunderstanding/img86.jpg
Образование
Образование веществ
веществ полезных
полезных
для
для клетки
клетки
Цитохром Р450
Восстановление
Восстановление
за
окисления
за счет
счет окисления
восстановленного
восстановленного
НАДФ
особой
НАДФ особой
дых
дых.. цепью
цепью
((Не
Не сопряжена
сопряжена с
с
запасанием
запасанием
энергии
энергии))
Холестерин
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/mmdb/mmdbimage.fcgi?small
=f&id=79440
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/mmdb/mmdbimage.fcgi?small=
f&id=79440
http://www.glubinnaya.info/science/medicine/chemistry/emotionschemistry1_files/nebe
http://www.glubinnaya.info/science/medicine/chemistry/emotionschemistry1_files/nebe
++ О
О22
Стероидные
гормоны
http://www.kuban.su/medicine/shtm/baza/endok/images/sc36.gif
Уборка
Уборка вредных для клетки веществ
Цитохромы Р450 –
в процессе окисляются,
восстанавливаются особой дых. цепью,
локализованной в
эндоплазматической сети
http://healthhttp://health-ua.com/pics/tabl/187_26.gif
В обход первых
пунктов
энергетического
сопряжения
Резкое
снижение
количества
АТФ
Окисление молочной кислоты
У дрожжей – специальный фермент – цитохром b2
Переносит электроны с молочной кислоты на
цитохром с
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/mmdb/mmdbsrv.cgi?uid=28611
Токсичный Кислород
!!!
Кислород!!!
• Бактерии Azotobacter
- Специальная дых.цепь: несопряженные
NADH-KoQ-редуктаза и цитохром bd
+ цепь с цитохромом о (аналог цитохрома аа3)
Фосфорилирующая эффективность цепи с цитохромом bd ниже, чем у цепи с цитохромом о
Сродство к кислороду цитохрома bd хуже, чем у цитохрома о
При снижении уровня О2 до безопасного малых концентраций путь через цитохром bd
выключается
Дыхательная защита
• Растения
- содержат большое количество антиоксиданта – аскорбиновой кислоты
- содержат особую дых.цепь, состоящую из несопряженных NADHKoQ-редуктазы и KoQ-оксидазы, которая не запасает энергии
• Животные
- несопряженные пути в начале цепи, особые механизмы разобщения
основной цепи, выбраковку образующих супероксид митохондрий и
клеток
micro.magnet.fsu.edu/cells/chlor...sts.html
www.tau.ac.il/~ecology/virtau/2-...ots2.htm
Дыхание как механизм
механизм,,
ускоряющий
ускоряющий эволюцию
Окисление ДНК АФК – инструмент природного мутагенеза
Существование специального механизма генерации супероксида,
обеспечивающий оптимальный уровень мутагеназа.
Окислительный мутагенез обеспечивается супероксидом,
возникшим при спонтанных хим.реакциях
При вопросах о стабильности и изменчивости ген.аппарата, клетка
полагается на спонтанные процессы
Живые системы избегают самопроизвольных химических реакций,
стремясь поставить их под контроль регулируемых катализаторовферментов
?
Существование специального ферментативного механизма
дестабилизации генома