Катаболическая функция цикла Кребса:

1) конечный путь окисления большинства органических веществ

2) основной источник запасания энергии в клетке в форме АТФ

Кол-во АТФ, образуемых при окислении тирозина до фумарата: 3 АТФ (за счет НАД в результате остатка цикла) + 2 * 12 АТФ (т.к. фумарат содержит 4 атома углерода, то они элиминируются через два полных оборота цикла, а в каждом цикле образуется 12 АТФ) = 27 АТФ.

24. Кол-во АТФ, образуемых при окислении пролина до α-кетоглутарата: 3*2 АТФ (от НАД) + 2 АТФ (от ФАД) + ГТФ (в результате остатка цикла) + 2 * 12 АТФ (т.к. α-кетоглутарат содержит 5-1 атом углерода, то они элиминируются через два полных оборота цикла, а в каждом цикле образуется 12 АТФ) = 33 АТФ.

25. Кол-во АТФ, образуемых при окислении моля аспарагина до оксалоацетата: 2 * 12 АТФ (т.к. оксалоацетат содержит 4 атома углерода, то они элиминируются через два полных оборота цикла, а в каждом цикле образуется 12 АТФ) = 24 АТФ.

26. См. вопрос 24.

27. Кол-во АТФ, образуемых при окислении моля метионина до сукцинил-КоА: 1 ГТФ + 2 АТФ (за счет ФАД) + 3АТФ (за счет НАД) в результате остатка цикла + 2 * 12 АТФ (т.к. сукцинил-КоА содержит 4 атома углерода, то они элиминируются через два полных оборота цикла, а в каждом цикле образуется 12 АТФ) = 30 АТФ.

28. См. вопрос 21.

29. Реакции ЦТК, катализируемых дегидрогеназами:

30. Окислительное фосфорилирование – синтез АТФ за счет энергии, выделяющейся при окислении водорода органических субстратов кислородом с участием дыхательной цепи.

Этапы (комплексы) дыхательной цепи:

I комплекс (НАДН: убихинон-оксидоредуктаза) – принимает электроны от митохондриального НАДН и транспортирует их на коэнзим Q. Протоны при этом транспортируются в ММП. Промежуточным акцептором и переносчиком протонов и электронов являются ФМН и железо-серные белки. Разделяет поток протонов и электронов.

II комплекс (Сукцинат: убихинон-оксидоредуктаза) – включает сукцинатдегидрогеназу, транспортирует электроны от сукцината на убихинон (КоQ) с образованием промежуточного ФАДН₂ и с участием железосерных белков.

III комплекс (Убихинол: цитохром с-оксидоредуктаза) – имеет в составе цитохромы b и c ₁ и железо-серные белки. Транспортирует электроны от КоQ через цитохромы b и c₁ на цитохром c. Разделяет поток протонов и электронов (протоны транспортируются в ММП, а электроны следуют далее по цепи).

IV комплекс (Цитохромоксидаза – в составе - атомы меди и группы гема) – содержит цитохромы а и а₃ и обладает свойствами фермента. Электроны транспортируются с III на IV комплекс с участием промежуточного подвижного переносчика цитохрома c. Транспортирует электроны с на молекулярный кислород. Способен перекачивать протоны из матрикса в ММП.

Субклеточная локализация: митохондрии (в основном, внутренняя мембрана, матрикс и ММП).

При недостатке кислорода процесс окислительного фосфорилирования прекращается. Механизм: НАД и ФАД в митохондриях могут быть регенерированы только при условии переноса электронов на молекулярный кислород. При недостатке кислорода переноса протонов и электронов из ЦТК на дыхательную цепь не происходит и процесс ингибируется.

31. См. вопрос 18.

Разобщители окислительного фосфорилирования – вещества, нарушающие систему сопряжения тканевого дыхания и фосфорилирования.

Могут обладать следующими свойствами:

а) увеличивают проницаемость внутренней мембраны для протонов и других катионов

б) являются альтернативными акцепторами электронов, транспортирующими электроны в обход одного или нескольких комплексов дыхательной цепи.

32. При увеличении концентрации АДФ потребление кислорода митохондриями возрастет, т.к. увеличится интенсивность катаболических реакций, направленных на синтез АТФ в результате дыхательного контроля.

 Механизм. Потребление кислорода находится в прямо пропорциональной зависимости от потребности в АТФ. Когда увеличивается потребность в АТФ, т.е. когда возрастает соотношение АДФ/АТФ, адениловые нуклеотиды стимулируют по аллостерическому механизму метаболические процессы и поглощение кислорода возрастает.

33. Пункты фосфорилирования – участки в дыхательной цепи, где энергия транспорта электронов используется на генерацию протонного градиента, а затем в ходе фосфорилирования запасается в форме АТФ:

1-ый: между пиридинзависимой и флавинзависимой дегидрогеназами

2-ой: между цитохромами b и c₁

3-ий: между цитохромами а и а₃

Количество энергии, выделяемой в реакции переноса электронов по дыхательной цепи, можно определить по изменению редокс-потенциала (потенциала, образуемого переносимыми электронами), который пропорционален изменению свободной энергии системы ∆G^0’.

34. Нет. НАДФН служит донором электронов в восстановительных биосинтезах и располагается преимущественно в цитозоле в отличие от НАДН, который окисляется кислородом дыхательной цепи с сопутствующим генерированием АТФ и располагается в матриксе митохондрий. 

35. Пиридинзависимые субстраты тканевого дыхания: изоцитрат, малат, α-кетоглутарат, β-гидроксиацил-КоА, гидроксибутират, пируват, α-кетоглутарат, пролин.

Место включения в дыхательную цепь: I комплекс (НАДН: убихинон-оксидоредуктаза).

36. При окислении сукцината в фумарат коэффициент фосфорилирования P/O=2.

37. С первым комплексом дыхательной цепи связаны реакции окисления: 1) изоцитрата в α-кетоглутарат, 2) α-кетоглутарата в сукцинил-КоА, 3) малата в оксалоацетат (ЩУК).

При этом можно получить 3 АТФ на каждую реакцию окисления.

38. При окислении изоцитрата в α-кетоглутарат можно получить три молекулы АТФ. Место включения α-кетоглутарата в дыхательную цепь - I комплекс (НАДН: убихинон-оксидоредуктаза).

39. При окислении α-кетоглутарата в сукцинил-КоА коэффициент фосфорилирования Р/О=3. См. вопрос 38.

40. При окислении яблочной кислоты (малата) в ЩУК P/O=3. Участки сопряжения транспорта электронов и фосфорилирования см. вопрос 33.

41. При окислении сукцината в фумарат образуется 2 АТФ.

42. При блокаде дыхательной цепи производными барбитуровой кислоты (ротеноном, аминобарбиталом (амиталом) I комплекс (ФМН и железо-серные белки) будет находиться

в восстановленном состоянии, остальные переносчики – в окисленном.

43. Малонат – конкурентный ингибитор сукцинатдегидрогеназы (II комплекс), поэтому в митохондриях будет накапливаться сукцинат.

44. При блокаде дыхательной цепи цианидами (а также СО, азидом натрия) все комплексы дыхательной цепи, включая цитохромоксидазу (место действия ингибитора), будут в восстановленном состоянии, т.к. ингибитор препятствует транспорту электронов на конечный акцептор – кислород.

45. См. вопрос 42.

46. При блокаде цепи антимицином А блокируется окисление цитохрома b, поэтому ФМН, КоQ, цит b будут восстановленными, цит с1, с, а и а3 будут окисленными.

47. СО ингибирует цитохромоксидазу дыхательной цепи и препятствует переносу электронов на конечный акцептор – кислород. Также угарный газ связывается с гемоглобином эритроцитов, образуя устойчивое соединение – карбоксигемоглобин. При этом из-за высокого сродства к СО гемоглобин теряет способность связывать кислород и дыхательная цепь, работающая только при наличие O₂, перестает функционировать.