81453

Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль). Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Терморегуляторная функция тканевого дыхания

Доклад

Биология и генетика

Скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ. Если АТФ не используется и его концентрация в клетках возрастает то прекращается и поток электронов к кислороду. С другой стороны расход АТФ и превращение его в АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение кислорода. Механизм дыхательного контроля характеризуется высокой точностью и имеет важное значение так как в результате его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии.

Русский

2015-02-20

104.8 KB

8 чел.

Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль). Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Терморегуляторная функция тканевого дыхания

Дыхательный контроль Окисление субстратов и фосфорилирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены. Скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ. Если АТФ не используется и его концентрация в клетках возрастает, то прекращается и поток электронов к кислороду. С другой стороны, расход АТФ и превращение его в АДФ увеличивает окисление субстратов и поглощение кислорода. Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. Механизм дыхательного контроля характеризуется высокой точностью и имеет важное значение, так как в результате его действия скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Запасов АТФ в клетке не существует. Относительные концентрации АТФ/АДФ в тканях изменяются в узких пределах, в то время как потребление энергии клеткой, т.е. частота оборотов цикла АТФ и АДФ, может меняться в десятки раз. Общее содержание АТФ в организме 30-50 г, но каждая молекула АТФ в клетке "живёт" меньше минуты. В сутки у человека синтезируется 40-60 кг АТФ и столько же распадается. Увеличение концентрации АДФ немедленно приводит к ускорению дыхания и фосфорилирования.

Разобщение дыхания и фосфорилирования Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переносить протоны или другие ионы (ионофоры) из межмембранного пространства через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы. В результате этого исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это явление называют разобщением дыхания и фосфорилирования. В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается. В этом случае скорость окисления NADH и FADH2возрастает, возрастает и количество поглощённого кислорода, но энергия выделяется в виде теплоты, и коэффициент Р/О резко снижается. Как правило, разобщители - липофильные вещества, легко проходящие через липидный слой мембраны. Одно из таких веществ - 2,4-динитрофенол, легко переходящий из ионизированной формы в неионизированную, присоединяя протон в межмембранном пространстве и перенося его в матрикс. Примерами разобщителей могут быть также некоторые лекарства, например дикумарол - антикоагулянт или метаболиты, которые образуются в организме, билирубин - продукт катаболизма тема, тироксин - гормон щитовидной железы. Все эти вещества проявляют разобщающее действие только при их высокой концентрации.

Терморегуляторная функция ЦПЭ На синтез молекул АТФ расходуется примерно 40-45% всей энергии электронов, переносимых по ЦПЭ, приблизительно 25% тратится на работу по переносу веществ через мембрану. Остальная часть энергии рассеивается в виде теплоты и используется теплокровными животными на поддержание температуры тела. Кроме того, дополнительное образование теплоты может происходить при разобщении дыхания и фосфорилирования. Разобщение окислительного фосфорилирования может быть биологически полезным. Оно позволяет генерировать тепло для поддержания температуры тела у новорождённых, у зимнес-пящих животных и у всех млекопитающих в процессе адаптации к холоду. У новорождённых, а также зимнеспящих животных существует особая ткань, специализирующаяся на теплопродукции посредством разобщения дыхания и фосфорилирования - бурый жир. Бурый жир содержит много митохондрий. В мембране митохондрий имеется большой избыток дыхательных ферментов по сравнению с АТФ-синтазой. Около 10% всех белков приходится на так называемый разобщающий белок (РБ-1) - термогенин. Бурый жир имеется у новорождённых, но его практически нет у взрослого человека. В последние годы появились факты, свидетельствующие о существовании в митохондриях разных органов и тканей млекопитающих разобщающих белков, похожих по своей структуре на РБ-1 бурой жировой ткани. По своей структуре термогенин близок к АТФ/АДФ-антипортеру, но не способен к транспорту нуклеотидов, хотя сохранил способность переносить анионы жирных кислот, служащих разобщителями.На внешней стороне мембраны анион жирной кислоты присоединяет протон и в таком виде пересекает мембрану; на внутренней стороне мембраны диссоциирует, отдавая протон в матрикс и тем самым снижает протонный градиент. Образующийся анион возвращается на наружную сторону мембраны с помощью АТФ/ АДФ-антипортера. При охлаждении стимулируется освобождение норадреналина из окончаний симпатических нервов. В результате происходят активация липазы в жировой ткани и мобилизация жира из жировых депо. Образующиеся свободные жирные кислоты служат не только "топливом", но и важнейшим регулятором разобщения дыхания и фосфорилирования.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84527. Всмоктування в травному каналі. Механізми всмоктування йонів натрію, води, вуглеводів, білків, жирів 44.89 KB
  Механізми всмоктування йонів натрію води вуглеводів білків жирів. Всмоктування це процес транспорту речовин із порожнини травного каналу у внутрішні середовища організму кров та лімфу. Найінтенсивніше процеси всмоктування проходять в верхніх відділах тонкого кишківника. Всмоктування в шлунку.
84528. Рухова функція кишок, види скорочень, їх регуляція 50.42 KB
  Рух тонкої та товстої кишок принципово не відрізняються хоча рухи товстої кишки складніші так як в ній хімус знаходиться протягом більш тривалого часу. Саме в цих місцях виникають мязеві скорочення що рухаються вздовж кишки в дистальному напрямку. Тонічні скорочення тривають близько 10 хв такі скорочення займають великі ділянки кишки. За рахунок тонусу зростає внутрішньокишковий тиск що покращує всмоктування і контакт хімусу та стінок кишки.
84529. Фізіологічні механізми голоду та насичення 40.95 KB
  Голод фізіологічний стан зумовлений зниженням концентрації поживних речовин у крові спрямований на відновлення їх балансу в крові. Насичення сума процесів що змушує організм відмовитися від приймання їжі при підвищенні рівня поживних речовин в крові до певного рівня. Активність обох центрів регулюється рівнем поживних речовин в крові інформація про котрий надходить від периферичних та центральних рецепторів глікорецептори ліпорецептори.
84530. Загальна характеристика системи кровообігу. Фактори, які забезпечують рух крові по судинах, його спрямованість та безперервність 43.29 KB
  Фактори які забезпечують рух крові по судинах його спрямованість та безперервність. СИСТЕМА КРОВООБІГУ ВИКОНАВЧІ ОРГАНИ МЕХАНІЗМИ РЕГУЛЯЦІЇ Нервові Гуморальні Серце Судини Хвилинний обєм крові ХОК який є адекватним потребам організму В залежності від потреби організму ХОК може змінюватися у дорослої людини від 5 л хв спокій до 30 л хв стан фізичного навантаження у добре тренованого спортсмена. Причиною руху крові по судинам та через камери серця є різниця градієнт тисків що створюється завдяки: нагнітальній насосній функції...
84531. Автоматія серця. Градієнт автоматії. Дослід Станіуса 45.23 KB
  Ця здатність є у структурах серця побудованих з атипічних кардіоміоцитів а саме в стимульному комплексі провідній системі серця: Пазуховопередсердний вузол nodus sinutrilis; Передсердношлуночковий вузол nodus trioventriculris; Передсердношлуночковий пучок або пучок Гіса; Ніжки пучка Гіса права та ліва; Волокна Пуркіньє. Ці елементи провідної системи серця носять назву центрів автоматії й мають певний порядок. Градієнт автоматії зменшення ступеня автоматії елементів провідної системи серця в напрямку від...
84532. Потенціал дії атипових кардіоміоцитів сино-атріального вузла, механізми походження, фізіологічна роль 43.38 KB
  Така зміна стану каналів мембран АКМЦ веде до повільного зменшення мембранного потенціалу деполяризація мембрани. Частота з якою центр автоматії генерує ПД залежить від двох факторів: 1 величина порогового потенціалу; чим вона більша тим частота менша; в звичайних умовах під впливом механізмів регуляції частіше змінюється рівень мембранного потенціалу спокою зміна порогового потенціалу зміна частоти генерації імпульсів збудження водієм ритму зміна частоти серцевих скорочень; 2 швидкість повільної діастолічної деполяризації ПДД;...
84533. Провідна система серця. Послідовність і швидкість проведення збудження по серцю 42.64 KB
  Послідовність і швидкість проведення збудження по серцю. Швидкість проведення збудження по структурах серця різна. Чинниками що впливають на швидкість проведення збудження по мязовим волокнам є: діаметр волокон амплітуда ПД величина порогу деполяризації швидкість розвитку піку ПД наявність нексусів між міокардіоцитами вони мають низький опір що сприяє швидкій передачі ПД з одного КМЦ на другий і збільшенню швидкості проведення збудження. Причинами великої швидкості проведення збудження по провідній системі серця є: великий діаметр...
84534. Потенціал дії типових кардіоміоцитів шлуночків, механізми походження, фізіологічна роль. Співвідношення у часі ПД одиночного скороченння міокарда 51.9 KB
  Типові кардіоміоцити ТКМЦ не мають властивості автоматії і генерують ПД під впливом подразника ПД що йде від водія ритму серця. ПД в ТКМЦ має особливості а саме він дуже тривалий в шлуночках до 300 мс в нервових волокнах 1 мс в скелетних мязах 25 мс. Фази ПД ТКМЦ: 1. Повязана з виходом із ТКМЦ йонів калію та вхід хлору 3.
84535. Періоди рефрактерності під час розвитку ПД типових кардіоміоцитів, їх значення 40.19 KB
  Значення великої тривалості ПД ТКМЦ стає зрозумілим якщо співставити його в часі з графіком зміни збудливості ТКМЦ при збудженні з графіком поодинокого скорочення міокарда: ПД ТКМЦ тривалий через наявність фази плато. АР відповідає розвитку латентного періоду поодинокого мязевого скорочення періоду укорочення та значної частини періоду розслаблення. Завдяки такому співвідношенню у часі фаз збудливості та періодів поодинокого скорочення міокарда досягається: неможливість виникнення в міокарді тетанічних скорочень; наступний цикл...