Αναπνοή ιστού. Ιστική αναπνοή Ορισμός αναπνοής ιστού

Δοκιμή 1. Σε ένα κύτταρο, η αναπνοή των ιστών λαμβάνει χώρα σε:

α) μιτοχόνδρια

β) ριβοσώματα

γ) κυτταρόπλασμα

Δοκιμή 2. Το συνένζυμο NAD περιέχει την ακόλουθη βιταμίνη:

δ) RR

Δοκιμή 3. Βιταμίνη ριβοφλαβίνη (Β 2 ) είναι μέρος του συνενζύμου:

δ) FMN

Δοκιμή 4. Η σύνθεση των ενζύμων αναπνοής των ιστών - κυτοχρώματα περιλαμβάνει μέταλλο:

α) αλουμίνιο

β) σίδηρος

Δοκιμή 5. Οι νικοτιναμιδικές αφυδρογονάσες χρησιμοποιούνται ως συνένζυμο:???

β) το συνένζυμο Α

Δοκιμή 6. Το χαμηλότερο δυναμικό οξειδοαναγωγής είναι:

α) οξυγόνο

γ) οξειδώσιμη ουσία

Δοκιμή 7. Στην αναπνευστική αλυσίδα των μιτοχονδρίων, εντοπίζονται ένζυμα και συνένζυμα:

α) με αλφαβητική σειρά

β) καθώς αυξάνονται οι οξειδοαναγωγικές τους δυνατότητες

γ) καθώς μειώνονται οι οξειδοαναγωγικές τους δυνατότητες

δ) με τυχαία σειρά

Δοκιμή 8. Στη διαδικασία της ιστικής αναπνοής σχηματίζονται τα ακόλουθα:

α) αμμωνία

β) νερό

γ) ουρία

δ) διοξείδιο του άνθρακα

Δοκιμή 9. Ο σχηματισμός ενός μορίου νερού στη διαδικασία της αναπνοής των ιστών συνοδεύεται από τη σύνθεση:

α) ένα μόριο ΑΤΡ

β) τρία μόρια ΑΤΡ

γ) πέντε μόρια ΑΤΡ

δ) δέκα μόρια ΑΤΡ

Δοκιμή 10. Σε ένα κύτταρο, η αναερόβια οξείδωση λαμβάνει χώρα σε:

α) μιτοχόνδρια

β) ριβοσώματα

γ) κυτταρόπλασμα

Δοκιμή 11. Το μεγαλύτερο δυναμικό οξειδοαναγωγής είναι:

α) οξυγόνο

γ) οξειδώσιμη ουσία

Δοκιμή 12. Η υπερβολική αύξηση του ρυθμού οξείδωσης των ελεύθερων ριζών αποτρέπεται με:

α) αντιβιταμίνες

β) αντιπηκτικά

γ) αντιοξειδωτικά

δ) αντισώματα

Δοκιμή 13. Η κύρια πηγή ATP στο σώμα:

α) αναερόβια οξείδωση

β) μικροσωμική οξείδωση

γ) μιτοχονδριακή οξείδωση

δ) οξείδωση ελεύθερων ριζών

Ενζυμική κατάλυση

Δοκιμή 1. Τα ένζυμα στο σώμα εκτελούν τις ακόλουθες λειτουργίες:

α) καταλυτικό

β) δομική

γ) μεταφορά

δ) ενέργεια

Δοκιμή 2. Τα ένζυμα παρουσιάζουν βέλτιστη δραστηριότητα σε θερμοκρασία:

α) 0-10 ̊̊̊С

β) 35-40 ̊̊̊С

γ) 55-75 ̊̊̊С

δ) 90-100 ̊̊̊С

Δοκιμή 3. Το πρώτο στάδιο της ενζυματικής κατάλυσης είναι:

α) επαναφέρετε το ένζυμο στην αρχική του κατάσταση

β) σχηματισμός συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος

γ) απελευθέρωση του προϊόντος αντίδρασης

δ) χημικός μετασχηματισμός του συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος

Δοκιμή 4. Τα ένζυμα έχουν τη μεγαλύτερη δραστηριότητα:

α) σε όξινο περιβάλλον

β) σε ουδέτερο περιβάλλον

γ) σε αλκαλικό περιβάλλον

δ) σε αυστηρά καθορισμένη τιμή pH για κάθε ένζυμο

Δοκιμή 5. Η ταχύτητα της ενζυμικής αντίδρασης εξαρτάται από:

α) σύνθεση αμινοξέων του ενζύμου

β) συγκέντρωση ενζύμου

γ) μοριακό βάρος του ενζύμου

δ) μοριακό βάρος του υποστρώματος

Δοκιμή 6. Οι ανταγωνιστικοί αναστολείς μειώνουν τον ρυθμό των ενζυματικών αντιδράσεων λόγω:

α) προσκόλληση στο ενεργό κέντρο του ενζύμου

β) προσκόλληση στο αλλοστερικό κέντρο του ενζύμου

Δοκιμή 7. Οι μη ανταγωνιστικοί αναστολείς μειώνουν τον ρυθμό των ενζυματικών αντιδράσεων

εξαιτίας:

α) αλλαγές στη διαμόρφωση του ενζύμου

β) αλλαγές στη χημική σύσταση του ενζύμου

γ) αύξηση της ποσότητας του ενζύμου

δ) μείωση της ποσότητας του ενζύμου

Δοκιμή 8. Η σύνθεση των συνενζύμων περιλαμβάνει:

α) α-αμινοξέα

β) βιταμίνες

γ) ορμόνες

δ) λιπαρά οξέα

Δοκιμή 9. Το όνομα της κατηγορίας ενζύμων υποδεικνύει:

α) ενζυμική διαμόρφωση

β) μοριακό βάρος του ενζύμου

γ) είδος συνενζύμου

δ) είδος χημικής αντίδρασης

Δοκιμή 10. Ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις διάσπασης που περιλαμβάνουν νερό ανήκουν στην κατηγορία:

α) υδρολάση

β) ισομεράση

γ) οξειδορεδουκτάσες

δ) τρανσφεράσες

Δοκιμή 11. Ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις ενδομοριακής μεταφοράς ανήκουν στην κατηγορία:

α) υδρολάση

β) ισομεράση

γ) οξειδορεδουκτάσες

δ) τρανσφεράσες

Δοκιμή 12. Ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις διαμοριακής μεταφοράς ανήκουν στην κατηγορία:

α) υδρολάση

β) ισομεράση

γ) οξειδορεδουκτάσες

δ) τρανσφεράσες

Δοκιμή 13. Ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ανήκουν στην κατηγορία:

α) υδρολάση

β) ισομεράση

γ) οξειδορεδουκτάσες

δ) τρανσφεράσες

Δοκιμή 14. Κάθε ένζυμο έχει έναν δείκτη:

α) διψήφιο

β) τριψήφιο

γ) τετραψήφιο

δ) πενταψήφιο

Δοκιμή 15. Το ένζυμο με δείκτη 1.1.1.27 ανήκει στην κατηγορία:

Η αναπνοή (λατ. respiratio) είναι η κύρια μορφή αφομοίωσης σε ανθρώπους, ζώα, φυτά και πολλούς μικροοργανισμούς. Η αναπνοή είναι μια φυσιολογική διαδικασία που διασφαλίζει την κανονική πορεία του μεταβολισμού (μεταβολισμός και ενέργεια) των ζωντανών οργανισμών και βοηθά στη διατήρηση της ομοιόστασης (σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος), στη λήψη οξυγόνου (Ο2) από το περιβάλλον και στην απελευθέρωση στο περιβάλλον σε αέρια κατάσταση των μεταβολικών προϊόντων του οργανισμού (CO2, H2O και άλλα). Ανάλογα με την ένταση του μεταβολισμού, ένα άτομο απελευθερώνει κατά μέσο όρο περίπου 5 - 18 λίτρα διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και 50 γραμμάρια νερού την ώρα μέσω των πνευμόνων. Και μαζί τους - περίπου 400 άλλες ακαθαρσίες πτητικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένης της ακετόνης). Κατά τη διαδικασία της αναπνοής, οι πλούσιες σε χημική ενέργεια ουσίες που ανήκουν στο σώμα οξειδώνονται σε ενεργειακά φτωχά τελικά προϊόντα (διοξείδιο του άνθρακα και νερό), χρησιμοποιώντας μοριακό οξυγόνο.

Η αναπνοή στον άνθρωπο περιλαμβάνει την εξωτερική αναπνοή και την αναπνοή των ιστών.

Η λειτουργία της εξωτερικής αναπνοής παρέχεται τόσο από το αναπνευστικό σύστημα όσο και από το κυκλοφορικό σύστημα. Ο ατμοσφαιρικός αέρας εισέρχεται στους πνεύμονες από το ρινοφάρυγγα (όπου προηγουμένως έχει καθαριστεί από μηχανικές ακαθαρσίες, έχει υγρανθεί και θερμαίνεται) μέσω του λάρυγγα και του τραχειοβρογχικού δέντρου (τραχεία, κύριοι βρόγχοι, λοβώδεις βρόγχοι, τμηματικοί βρόγχοι, λοβώδεις βρόγχοι, βρογχιόλια και κυψελοειδής πόρος) πνευμονικές κυψελίδες. Αναπνευστικά βρογχιόλια, κυψελιδικοί πόροι και κυψελιδικοί σάκοι με κυψελίδες σχηματίζουν ένα ενιαίο κυψελιδικό δέντρο και οι παραπάνω δομές που εκτείνονται από ένα τερματικό βρογχιόλιο σχηματίζουν τη λειτουργική-ανατομική μονάδα του αναπνευστικού παρεγχύματος του πνεύμονα - το amcinus (lat. bcinus - τσαμπί). Η αλλαγή του αέρα εξασφαλίζεται από τους αναπνευστικούς μύες, οι οποίοι πραγματοποιούν την εισπνοή (λήψη αέρα στους πνεύμονες) και την εκπνοή (αφαίρεση αέρα από τους πνεύμονες). Μέσω της μεμβράνης των κυψελίδων, πραγματοποιείται ανταλλαγή αερίων μεταξύ του ατμοσφαιρικού αέρα και του κυκλοφορούντος αίματος. Στη συνέχεια, το εμπλουτισμένο σε οξυγόνο αίμα επιστρέφει στην καρδιά, από όπου διανέμεται μέσω των αρτηριών σε όλα τα όργανα και τους ιστούς του σώματος. Καθώς απομακρύνονται από την καρδιά και διαιρούνται, το διαμέτρημα των αρτηριών σταδιακά μειώνεται σε αρτηρίδια και τριχοειδή, μέσω της μεμβράνης των οποίων πραγματοποιείται ανταλλαγή αερίων με ιστούς και όργανα. Έτσι, το όριο μεταξύ της εξωτερικής και της κυτταρικής αναπνοής βρίσκεται κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης των περιφερειακών κυττάρων.

Η εξωτερική αναπνοή του ανθρώπου περιλαμβάνει δύο στάδια:

• 1. αερισμός των κυψελίδων,
• 2. διάχυση αερίων από τις κυψελίδες στο αίμα και την πλάτη.

Ο αερισμός των κυψελίδων πραγματοποιείται με εναλλασσόμενη εισπνοή (εισπνοή) και εκπνοή (εκπνοή). Όταν εισπνέετε, ο ατμοσφαιρικός αέρας εισέρχεται στις κυψελίδες και όταν εκπνέετε, ο αέρας κορεσμένος με διοξείδιο του άνθρακα απομακρύνεται από τις κυψελίδες. Η εισπνοή και η εκπνοή πραγματοποιούνται αλλάζοντας το μέγεθος του θώρακα χρησιμοποιώντας τους αναπνευστικούς μύες.

Υπάρχουν δύο τύποι αναπνοής με βάση τη μέθοδο της επέκτασης του θώρακα:

• 1. τύπος αναπνοής στο στήθος (η επέκταση του θώρακα γίνεται με ανύψωση των πλευρών),
• 2. κοιλιακός τύπος αναπνοής (η διόγκωση του θώρακα επιτυγχάνεται με ισοπέδωση του διαφράγματος). Ο τύπος της αναπνοής εξαρτάται από δύο παράγοντες:
• 1. ηλικία του ατόμου (η κινητικότητα του στήθους μειώνεται με την ηλικία),
• 2. το επάγγελμα ενός ατόμου (κατά τη διάρκεια της σωματικής εργασίας, κυριαρχεί η κοιλιακή αναπνοή).

Αναπνοή ιστού.

Η ιστική ή κυτταρική αναπνοή είναι ένα σύνολο βιοχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών, κατά τις οποίες λαμβάνει χώρα η οξείδωση υδατανθράκων, λιπιδίων και αμινοξέων σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Η ενέργεια που απελευθερώνεται αποθηκεύεται στους χημικούς δεσμούς ενώσεων υψηλής ενέργειας (μόριο αδενοσίνης τριφωσφορικού οξέος και άλλα μακρο-εργά) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το σώμα όπως χρειάζεται. Περιλαμβάνεται στην ομάδα των καταβολικών διεργασιών. Σε κυτταρικό επίπεδο, θεωρούνται δύο κύριοι τύποι αναπνοής: η αερόβια (με τη συμμετοχή του οξειδωτικού παράγοντα οξυγόνο) και η αναερόβια. Ταυτόχρονα, οι φυσιολογικές διαδικασίες μεταφοράς οξυγόνου στα κύτταρα πολυκύτταρων οργανισμών και απομάκρυνσης του διοξειδίου του άνθρακα από αυτά θεωρούνται ως συνάρτηση της εξωτερικής αναπνοής.

Το οξυγόνο που μεταφέρεται στο αίμα χρησιμοποιείται για την οξείδωση διαφόρων ουσιών για να σχηματιστεί CO2, νερό και άλλες ουσίες που απεκκρίνονται στα ούρα ως τελικά προϊόντα. Η διαδικασία της απορρόφησης του οξυγόνου στους ιστούς που σχετίζεται με το σχηματισμό νερού και την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα είναι η αναπνοή των ιστών.

Η μελέτη της αναπνοής των ιστών πραγματοποιείται με τη μικρομανομετρική μέθοδο. Λεπτές τομές ιστού τοποθετούνται σε κλειστά αγγεία που συνδέονται με ένα στενό μανομετρικό σωλήνα γεμάτο με υγρό. Κατά τον προσδιορισμό της απορρόφησης του οξυγόνου από τον ιστό, ένα αλκαλικό διάλυμα τοποθετείται σε ένα διαμέρισμα του δοχείου, το οποίο απορροφά το εκλυόμενο CO2. Για να επιτευχθεί σταθερή θερμοκρασία, τα δοχεία βυθίζονται σε θερμοστάτη εξοπλισμένο με θερμαντήρα και θερμοστάτη. Υπό αυτές τις συνθήκες, η μείωση της ποσότητας αερίου, που καθορίζεται από τη μείωση της πίεσης στο δοχείο, θα είναι ίση με την ποσότητα του οξυγόνου που απορροφάται.

Με τη βοήθεια αυτού του είδους έρευνας, είναι δυνατό να ληφθούν μόνο κατά προσέγγιση δεδομένα για τον χαρακτηρισμό της ιστικής αναπνοής που συμβαίνει στο σώμα. Τα τμήματα του ιστού, που αφαιρούνται από το σώμα, στερούνται τη νευρική ρύθμιση του μεταβολισμού τους. Τοποθετούνται σε περιβάλλον που διαφέρει απότομα από το φυσιολογικό υγρό των ιστών ως προς την περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά και τη σύσταση αερίων. Επομένως, για να μεταφερθούν τα αποτελέσματα που λαμβάνονται σε τέτοια πειράματα σε ιστούς στις φυσικές συνθήκες ύπαρξής τους, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί έρευνα σε ολόκληρο τον οργανισμό. Ένας από τους τρόπους μελέτης της αναπνοής των ιστών αυτού του είδους είναι η μελέτη της σύστασης αερίων και της ποσότητας αίματος που ρέει μέσα και έξω από το υπό μελέτη όργανο.

Βίντεο: Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων

Κατά την αναπνοή των ιστών, ουσίες που είναι συνήθως ανθεκτικές στο μοριακό οξυγόνο υφίστανται ταχεία οξείδωση. Προσπάθησαν να το εξηγήσουν αυτό υποθέτοντας ότι το οξυγόνο στους ιστούς είναι ενεργοποιημένο. Αναπτύχθηκε μια θεωρία σύμφωνα με την οποία οι ιστοί περιέχουν ουσίες (οξυγενάσες) που μπορούν να συνδυαστούν με το μοριακό οξυγόνο και να παράγουν υπεροξείδια. Οι τελευταίες, σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, με τη συμμετοχή ειδικών ενζύμων - υπεροξειδασών - οξειδώνουν το ένα ή το άλλο υπόστρωμα. Σύμφωνα με άλλες ιδέες, το οξυγόνο και η αναπνοή των ιστών ενεργοποιούνται από ιόντα σιδήρου και οργανικές ενώσεις που περιέχουν σίδηρο.

Μια θεμελιωδώς νέα διαδρομή για την εξέταση των οξειδωτικών διεργασιών των ιστών σκιαγραφήθηκε από μελέτες με φυτικούς ιστούς. Έχει αποδειχθεί η πιθανότητα οξειδωτικών διεργασιών κατά την αναπνοή των ιστών και απουσία μοριακού οξυγόνου. Οι οξειδωτικές ουσίες σε αυτή την περίπτωση ήταν αναπνευστικές χρωστικές, παράγωγα της ορθοκινόνης, ικανά να συνδέουν δύο άτομα υδρογόνου, να μετατρέπονται σε αναπνευστικά χρωμογόνα (παράγωγα διφαινόλης). Η περαιτέρω ανάπτυξη αυτής της έννοιας της αναπνοής των ιστών οδήγησε στη διαπίστωση ότι η οξείδωση ενός υποστρώματος ξεκινά με την απομάκρυνση δύο ατόμων υδρογόνου από αυτό. Μια οξειδωτική ουσία που δίνει άτομα υδρογόνου ονομάζεται δότης υδρογόνου και μια οξειδωτική ουσία που προσθέτει υδρογόνο ονομάζεται δέκτης υδρογόνου.

Η μελέτη της φυσικοχημικής φύσης των διεργασιών οξείδωσης κατά την αναπνοή των ιστών έχει δείξει ότι βασίζονται στη μεταφορά ηλεκτρονίων. Τυπικά, στα βιολογικά συστήματα, τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται μαζί με τα πρωτόνια, επομένως, ως μέρος των ατόμων υδρογόνου. Ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων είναι το οξυγόνο. Το οξυγόνο, έχοντας δεχτεί δύο ηλεκτρόνια και προσάρτησε δύο πρωτόνια, σχηματίζει ένα σωματίδιο νερού μαζί τους. Κατά τη διάρκεια των οξειδωτικών διεργασιών, ορισμένα οργανικά οξέα υφίστανται αποκαρβοξυλίωση, δηλαδή, λόγω της καρβοξυλικής τους ομάδας, το CO2 διασπάται.

Η μεταφορά υδρογόνου από το υπόστρωμα στο οξυγόνο κατά την αναπνοή των ιστών, κατά κανόνα, δεν συμβαίνει άμεσα, αλλά με τη συμμετοχή ενός αριθμού ενδιάμεσων ενζυματικών συστημάτων.

Το πρώτο από αυτά τα συστήματα αναπνοής ιστών κατά την οξείδωση ουσιών όπως η φωσφογλυκεραλδεΰδη, το γαλακτικό οξύ και το κιτρικό οξύ είναι η αφυδράση. Το σύστημα αφυδράσης περιλαμβάνει κωδεϋδράση, η οποία παίζει το ρόλο του δέκτη υδρογόνου.

Η προκύπτουσα ανηγμένη κωδευδράση δεν μπορεί να οξειδωθεί απευθείας από το οξυγόνο. Υποβάλλεται σε αφυδρογόνωση αλληλεπιδρώντας με το ένζυμο φλαβίνη. Το τελευταίο, με τη σειρά του, οξειδώνεται από ένα από τα κυτοχρώματα κατά την αναπνοή των ιστών.

Τα κυτοχρώματα είναι κυτταρικές χρωστικές ουσίες που περιέχουν σίδηρο, με ανηγμένο κυτόχρωμα που περιέχει δισθενή σίδηρο στην ομάδα της αιμίνης και οξειδωμένο κυτόχρωμα που περιέχει τρισθενή σίδηρο. Το σύστημα των οξειδωτικών ενζύμων της αναπνοής των ιστών τελειώνει επίσης με ένα ένζυμο που περιέχει σίδηρο - οξειδάση κυτοχρώματος, το οποίο οξειδώνει τα κυτοχρώματα και είναι ικανό να αντιδρά απευθείας με το οξυγόνο, το οποίο οξειδώνει τον δισθενή σίδηρο αυτού του ενζύμου σε σίδηρο σιδήρου.

Βίντεο: Αερόβιο στάδιο κυτταρικής αναπνοής. Οξειδωτική φωσφορυλίωση. Foxford Online Learning Center

Όταν σχηματίζεται ένα γραμμάριο μόριο νερού από την οξείδωση δύο γραμμαρίων ατόμων υδρογόνου του υποστρώματος, απελευθερώνονται περίπου 56 μεγάλες θερμίδες (kcal) ενέργειας. Όταν τα άτομα υδρογόνου διέρχονται από έναν αριθμό ενδιάμεσων ενζυματικών συστημάτων, αυτή η ενέργεια χωρίζεται σε μικρότερα τμήματα. Η βιολογική σημασία αυτής της σταδιακής πορείας της οξειδωτικής διαδικασίας της αναπνοής των ιστών είναι ότι η ενέργεια των οξειδωτικών διεργασιών συσσωρεύεται με τη μορφή ενέργειας φωσφορικού δεσμού στη σύνθεση του οξέος τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Οι οξειδωτικές διεργασίες των ιστών συνδέονται με διαδικασίες φωσφορυλίωσης, δηλαδή με την εισαγωγή ανόργανου φωσφορικού οξέος στη σύνθεση του ΑΤΡ. Η τελευταία ένωση είναι μια καθολική ενεργειακή ουσία. Η ενέργεια που συσσωρεύεται σε αυτό είναι περίπου 10 kcal ανά γραμμάριο μόριο φωσφορικού οξέος. Η ενέργεια αυτή χρησιμοποιείται κατά τη συστολή των μυών, κατά τη σύνθεση διαφόρων ουσιών (δισακχαρίτες, πολυσακχαρίτες, ιππουρικό οξύ, ουρία), κατά τη διάρκεια φαινομένων βιοφωταύγειας.

Όταν σχηματίζεται ένα μόριο νερού, 3 ή και 4 μόρια ανόργανου φωσφορικού οξέος εμπλέκονται σε έναν οργανικό δεσμό. Έτσι, τρία ή και τέσσερα στάδια κατά τη μεταφορά δύο ατόμων υδρογόνου από το ένα σύστημα στο άλλο συνδέονται με φαινόμενα φωσφορυλίωσης.

Βίντεο: 68 Αναπνοή οξυγόνου Κύκλος Krebs)

Εκτός από τα περιγραφόμενα κύρια στάδια της αναπνοής των ιστών, ένας αριθμός άλλων φορέων υδρογόνου παίρνουν σημαντικό μέρος στις οξειδωτικές διεργασίες. Οι ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους περιλαμβάνουν γλουταθειόνη, πολυφαινόλες, ασκορβικό οξύ και ένα σύστημα δικαρβοξυλικών οξέων.

Αναπνοή ιστούείναι ένα σύνολο αντιδράσεων αερόβιας οξείδωσης οργανικών μορίων σε ένα κύτταρο, στο οποίο το μοριακό οξυγόνο είναι υποχρεωτικό υπόστρωμα για το σχηματισμό προϊόντων οξείδωσης. Ωστόσο, το οξυγόνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ένα κύτταρο για διαφορετικούς σκοπούς:

1. στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων Το οξυγόνο είναι ο τελικός αποδέκτης ηλεκτρονίων από οξειδώσιμα υποστρώματα (NADH H + ή FADH 2) με δυνατότητα συμπερίληψης της ενεργού μορφής του (ανιόν οξειδίου, ατομικό οξυγόνο) σε ένα μόριο νερού - ένα από τα τελικά προϊόντα της οξείδωσης οργανικών μορίων στο αερόβια κύτταρα?

2. συστήματα μονοοξυγενάσης της εσωτερικής μεμβράνης των μιτοχονδρίων ή των μεμβρανών του ενδοπλασματικού δικτύου (ER) Χρησιμοποιούν ένα άτομο μοριακού οξυγόνου για να το ενσωματώσουν σε μόρια οργανικών υποστρωμάτων προκειμένου να τροποποιήσουν τη δομή τους και την εμφάνιση τέτοιων λειτουργικών ομάδων όπως υδροξυλ, κετο, αλδεΰδη, καρβοξυλικές ομάδες.

3. Συστήματα διοξυγενάσης ER χρησιμοποιήστε δύο μοριακά άτομα οξυγόνου για να σχηματίσετε ενώσεις υπεροξειδίου όπως το R 2 O 2. Το κύτταρο χρησιμοποιεί τέτοια υπεροξείδια χάρη στα αντιοξειδωτικά ενζυματικά συστήματα: υπεροξειδάση γλουταθειόνης κ.λπ.

Πρόβλημα 1εκτελείται από ένα αερόβιο κύτταρο κυρίως όταν εμφανίζονται ουσίες με πηγή ενέργειας στο κύτταρο και υπάρχει ανάγκη για παραγωγή ενέργειας συμπεριλαμβάνοντας αυτές τις ουσίες πηγής ενέργειας σε καταβολικές οδούς. Η ιστική αναπνοή ενός κυττάρου μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή σταδίων, υπάρχουν τρία από αυτά:

1ο στάδιο αναπνοής ιστών - 2ο στάδιο καταβολικών διεργασιών.

Στάδιο 2 της αναπνοής των ιστών – Κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA);

Το στάδιο 3 της αναπνοής των ιστών είναι συνάρτηση της αναπνευστικής αλυσίδας της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης.

Το 1ο και το 2ο στάδιο της αναπνοής των ιστών παράγουν μειωμένες μορφές συνενζύμων και προσθετικών ομάδων στο κυτταρόπλασμα και τη μήτρα των μιτοχονδρίων - δυνητικοί δότες ηλεκτρονίων στην αναπνευστική αλυσίδα της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης. Σε αυτή τη μεμβράνη υπάρχει ένα ειδικό σύμπλεγμα ενζύμων και λιπόφιλων ουσιών (ουβικινόνη, συνένζυμο Q), το οποίο μεταφέρει ηλεκτρόνια από ανηγμένες μορφές συνενζύμων (NADH) και προσθετικές ομάδες (FADH 2) στο ατομικό οξυγόνο.

Η δομή των μιτοχονδρίων χωρίζεται σε μια εξωτερική μεμβράνη, μια εσωτερική μεμβράνη, μια μήτρα και έναν ενδιάμεσο χώρο. Οι διαδικασίες του πρώτου και του δεύτερου σταδίου της αναπνοής των ιστών εντοπίζονται στη μήτρα και, εν μέρει, στην εσωτερική μεμβράνη: βήτα-οξείδωση ανώτερων λιπαρών οξέων, αντιδράσεις ανταλλαγής αμινοξέων - οξειδωτική απαμίνωση, τρανσαμίνωση, κύκλος Krebs (TCC), με με εξαίρεση την αντίδραση ηλεκτρικής αφυδρογονάσης.

Και οι δύο μεμβράνες διαπερνώνται από συστήματα μεταφοράς που είναι υπεύθυνα για:

1. Μεταφορά αμινοξέων.

2. Μεταφορά ATP/ADP.

3. μεταφορά ιόντων.

4. Συστήματα μεταφοράς (μηλικό-ασπαρτικό, φωσφορική γλυκερίνη), που μεταφέρουν ηλεκτρόνια και πρωτόνια από τις κυτταροπλασματικές μορφές ανηγμένων συνενζύμων στη μήτρα και στην εσωτερική μεμβράνη.

5. Μεταφορά τρικαρβοξυλικών οξέων.

6. μεταφορά ακυλίων VZhK.

7. μεταφορά κατιόντων και ανιόντων.

Τα συστήματα μεταφοράς εξασφαλίζουν τη σταθερότητα της σύστασης της μιτοχονδριακής μήτρας, την ανταλλαγή ουσιών με το κυτταρόπλασμα και την παράδοση των υποστρωμάτων που προκύπτουν από τη μήτρα στο κυτταρόπλασμα για τις ανάγκες του κυττάρου.

Το πιο σημαντικό από ενεργειακής άποψης είναι το τρίτο στάδιο της αναπνοής των ιστών, δηλ. λειτουργία της αναπνευστικής αλυσίδας της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης. Η αναπνευστική αλυσίδα αποτελείται από φορείς ηλεκτρονίων από ανηγμένες μορφές συνενζύμων σε οξυγόνο. Οι μεταφορείς ηλεκτρονίων συνδυάζονται σε σύμπλοκα της αναπνευστικής αλυσίδας. Η διαίρεση των συμμετεχόντων στην αναπνευστική αλυσίδα σε σύμπλοκα (I-IV) προέκυψε κατά τη διάρκεια πειραματικών μελετών για την απομόνωση και τον διαχωρισμό των συστατικών της αναπνευστικής αλυσίδας προκειμένου να μελετηθεί η δομή και η λειτουργία τους.

Το σύμπλεγμα Ι της αναπνευστικής αλυσίδας αποτελείται από το διαμεμβρανικό πρωτεϊνικό ένζυμο αφυδρογονάση NADH (μη πρωτεϊνικό μέρος - FMN) και πρωτεΐνες που περιέχουν σίδηρο θείο (πρωτεΐνες FeS). Από τη μήτρα, οι μορφές NADH μεταναστεύουν στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, όπου δεσμεύονται από τη φλαβοπρωτεΐνη NADH αφυδρογονάση. Εμφανίζεται μια αντίδραση οξειδοαναγωγής:

NADH N + + FMN DGaza ® NAD + + FMN N 2 DGaza

FMN FMNN 2

Η ανηγμένη μορφή της NADH-DHase μεταφέρει ηλεκτρόνια στην ουβικινόνη (CoQ) μέσω των πρωτεϊνών FeS του συμπλόκου Ι και η ουβικινόνη μπορεί να συλλάβει πρωτόνια από τη μήτρα:

KoQ KoQH 2

Η ουβικινόνη είναι μια πολύ λιπόφιλη δομή που κινείται ελεύθερα προς την κατεύθυνση από την επιφάνεια της εσωτερικής μεμβράνης που βλέπει τη μήτρα (CoQH 2) προς την επιφάνεια της εσωτερικής μεμβράνης που βλέπει στον ενδομεμβρανικό χώρο (MMP) και πίσω (CoQ). Η μειωμένη μορφή της ουβικινόνης δίνει ηλεκτρόνια στο σύμπλεγμα III της αναπνευστικής αλυσίδας, που περιέχει κυτοχρώματα V, από 1και πρωτεΐνες FeS. Κυτοχρώματα VΚαι από 1– αιμοπρωτεΐνες τριτογενούς δομής. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των αίμων είναι η παρουσία κατιόντων σιδήρου σε αυτές, τα οποία αλλάζουν την κατάσταση οξείδωσης Fe² + /Fe³ +. Αιμικά κυτοχρώματα V , από 1ή Μεείναι σε θέση να δεχτεί μόνο 1 ē, επομένως, για τη μεταφορά των 2 ē, που μεταφέρονται με την αναπνευστική αλυσίδα από το οξειδωμένο υπόστρωμα (η ανηγμένη μορφή του συνενζύμου), χρειάζονται δύο κυτοχρώματα κάθε τύπου. Κυτοχρώματα V , από 1Και Μεδεν μπορούν να δεχτούν ιόντα Η+ στη δομή τους. Ο επόμενος δέκτης ηλεκτρονίων είναι το κυτόχρωμα Με (το πιο κινητό κυτόχρωμα στην εσωτερική μεμβράνη. δεν περιλαμβάνεται σε κανένα σύμπλεγμα), αυτή είναι επίσης μια αιμοπρωτεΐνη τριτοταγούς δομής.

Μειωμένη μορφή κυτοχρώματος Με(Fe² +) δίνει περαιτέρω ηλεκτρόνια στο κυτόχρωμα Με-οξειδάση (COX). Κυτόχρωμα Με-Η οξειδάση είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη, μια αιμοπρωτεΐνη τεταρτοταγούς δομής, που αποτελείται από έξι υπομονάδες: 4 ΕΝΑκαι 2 α 3, τα τελευταία περιέχουν μόνο Cu² + /Cu + . Αυτή η πρωτεΐνη ονομάζεται επίσης σύμπλοκο IV της αναπνευστικής αλυσίδας. Κυτόχρωμα Με-οξειδάση, λαμβάνοντας 4° από τα κυτοχρώματα C (Fe² +), αποκτά υψηλή συγγένεια για το μοριακό οξυγόνο. Κάθε ζεύγος ηλεκτρονίων πηγαίνει σε 1 άτομο μοριακού οξυγόνου για να σχηματίσει ένα ανιόν οξειδίου, το οποίο συνδυάζεται με τέσσερα πρωτόνια για να σχηματίσει ενδογενές νερό: 4H + +4 ē +O 2 → 2H 2 O

Αναπνοή ιστού (συνώνυμο κυψελοειδές)

ένα σύνολο διεργασιών οξειδοαναγωγής σε κύτταρα, όργανα και ιστούς που συμβαίνουν με τη συμμετοχή μοριακού οξυγόνου και συνοδεύονται από αποθήκευση ενέργειας στους φωσφορυλικούς δεσμούς των μορίων. Η αναπνοή των ιστών είναι απαραίτητο μέρος του μεταβολισμού και της ενέργειας (Μεταβολισμός και Ενέργεια) στο σώμα. Ως αποτέλεσμα του D. t. με τη συμμετοχή ειδικών ενζύμων (Enzymes) Η οξειδωτική αποσύνθεση μεγάλων οργανικών μορίων - υποστρωμάτων της αναπνοής - συμβαίνει σε απλούστερα και, τελικά, σε CO 2 και H 2 O με την απελευθέρωση ενέργειας. Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ του D. και άλλων διεργασιών που περιλαμβάνουν την απορρόφηση οξυγόνου (για παράδειγμα, από την υπεροξείδωση των λιπιδίων) είναι η αποθήκευση ενέργειας με τη μορφή ATP, η οποία δεν είναι τυπική για άλλες αερόβιες διεργασίες.

Η διαδικασία της αναπνοής των ιστών δεν μπορεί να θεωρηθεί ταυτόσημη με τις διαδικασίες της βιολογικής οξείδωσης (ενζυματικές διεργασίες οξείδωσης διαφόρων υποστρωμάτων που συμβαίνουν σε ζωικά, φυτικά και μικροβιακά κύτταρα), καθώς ένα σημαντικό μέρος τέτοιων οξειδωτικών μετασχηματισμών στο σώμα συμβαίνει υπό αναερόβιες συνθήκες. δηλ. χωρίς τη συμμετοχή μοριακού οξυγόνου, σε αντίθεση με το D. t.

Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας στα αερόβια κύτταρα παράγεται λόγω του D. t., και η ποσότητα της ενέργειας που παράγεται εξαρτάται από την έντασή της. Η ένταση του D. καθορίζεται από τον ρυθμό απορρόφησης οξυγόνου ανά μονάδα μάζας ιστού. Κανονικά, καθορίζεται από την ανάγκη του ιστού για ενέργεια. Η ένταση του D. είναι υψηλότερη στον αμφιβληστροειδή, τα νεφρά και το ήπαρ. Είναι σημαντικό στον εντερικό βλεννογόνο, τον θυρεοειδή αδένα, τους όρχεις, τον εγκεφαλικό φλοιό, την υπόφυση, τον σπλήνα, τον μυελό των οστών, τους πνεύμονες, τον πλακούντα, τον θύμο αδένα, το πάγκρεας, το διάφραγμα και τους σκελετικούς μυς σε κατάσταση ηρεμίας. Στο δέρμα, τον κερατοειδή χιτώνα και τον φακό του ματιού, η ένταση του D. t. είναι χαμηλή. θυρεοειδής αδένας (θυρεοειδής αδένας) , Τα λιπαρά οξέα και άλλες βιολογικά δραστικές ουσίες μπορούν να ενεργοποιήσουν την αναπνοή των ιστών.

Η ένταση του D. προσδιορίζεται πολογραφικά (βλ. Πολαρογραφία) ή με τη μανομετρική μέθοδο στη συσκευή Warburg. Στην τελευταία περίπτωση, για τον χαρακτηρισμό του D. t., χρησιμοποιείται η λεγόμενη αναλογία του όγκου του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται προς τον όγκο του οξυγόνου που απορροφάται από μια ορισμένη ποσότητα του υπό μελέτη ιστού για μια ορισμένη χρονική περίοδο.

Τα υποστρώματα του αζώτου είναι τα προϊόντα του μετασχηματισμού λιπών, πρωτεϊνών και υδατανθράκων (βλ. Μεταβολισμός αζώτου , Μεταβολισμός λίπους , μεταβολισμός υδατανθράκων) , προέρχονται από τρόφιμα, από τα οποία, ως αποτέλεσμα κατάλληλων μεταβολικών διεργασιών, σχηματίζεται ένας μικρός αριθμός ενώσεων που εισέρχονται στη σημαντικότερη μεταβολική οδό στους αερόβιους οργανισμούς, όπου οι ουσίες που εμπλέκονται σε αυτό υφίστανται πλήρη οξείδωση. είναι μια ακολουθία αντιδράσεων που συνδυάζουν τα τελικά στάδια του μεταβολισμού πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων και παρέχουν αναγωγικά ισοδύναμα (άτομα υδρογόνου ή ηλεκτρόνια που μεταφέρονται από ουσίες δότες σε ουσίες δέκτη· στα αερόβια, ο τελικός αποδέκτης των αναγωγικών ισοδυνάμων είναι) η αναπνευστική αλυσίδα στα μιτοχόνδρια (μιτοχονδριακή αναπνοή). Στα μιτοχόνδρια, λαμβάνει χώρα χημική μείωση του οξυγόνου και λαμβάνει χώρα η σχετική αποθήκευση ενέργειας με τη μορφή ATP, που σχηματίζεται από ανόργανο φωσφορικό άλας. Η διαδικασία σύνθεσης ενός μορίου ATP ή ADP χρησιμοποιώντας την ενέργεια οξείδωσης διαφόρων υποστρωμάτων ονομάζεται οξειδωτική ή αναπνευστική φωσφορυλίωση. Κανονικά, η μιτοχονδριακή αναπνοή συνδέεται πάντα με φωσφορυλίωση, η οποία σχετίζεται με τη ρύθμιση του ρυθμού οξείδωσης των θρεπτικών ουσιών από την ανάγκη του κυττάρου για χρήσιμη ενέργεια. Με ορισμένες επιπτώσεις στον ιστό (για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της υποθερμίας), συμβαίνει η λεγόμενη αποσύνδεση της οξείδωσης και της φωσφορυλίωσης, που οδηγεί στη διάχυση ενέργειας, η οποία δεν στερεώνεται με τη μορφή φωσφορυλικού δεσμού του μορίου ATP, αλλά λαμβάνει θερμική ενέργεια. Ο θυρεοειδής αδένας, η 2,4-δινιτροφαινόλη, η δικουμαρίνη και ορισμένες άλλες ουσίες έχουν επίσης αποσυνδετική δράση.

Η αναπνοή των ιστών είναι ενεργειακά πολύ πιο ωφέλιμη για τον οργανισμό από τους αναερόβιους οξειδωτικούς μετασχηματισμούς των θρεπτικών συστατικών, για παράδειγμα η γλυκόλυση . Στον άνθρωπο και στα ανώτερα ζώα, περίπου τα 2/3 της ενέργειας που λαμβάνεται από τις τροφικές ουσίες απελευθερώνονται στον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος. Έτσι, με την πλήρη οξείδωση 1 μορίου γλυκόζης σε CO 2 και H 2 O, αποθηκεύονται 36 μόρια ATP, εκ των οποίων μόνο 2 μόρια σχηματίζονται κατά τη γλυκόλυση.