Гипоэнергетические состояния

Нарушения работы процессов, обеспечивающих клетки энергией, приводит к развитию гипоэнергетических состояний, сопровождающихся нарушениями различных функций клеток. Гипоэнергетические состояния являются основной причины гибели клеток со всеми вытекающими отсюда последствиями.

• Алиментарные. К ним относятся гипоэнергетические состояния, вызванные недостаточным поступлением в организм питательных веществ или витаминов (В1 , В2 , В3 , В5 и др.)
• Гипоксические. Они могут быть обусловлены или недостатком кислорода во внешней среде (экзогенные); или нарушением функционирования органов дыхания, например при тяжелой пневмонии (дыхательные); или нарушением транспорта кислорода вследствие расстройства кровообращения (циркуляторные); или снижением содержания гемоглобина в крови, а также нарушением его способности транспортировать кислород, например, при образовании карбоксигемоглобина при отравлении угарным газом (гемические).
• Гистотоксические. Последние могут быть обусловлены поступлением в клетки или соединений, являющихся ингибиторами работы цепи дыхательных ферментов (ротенон, амитал, антимицин, карбоксин, цианид), или появлением в клетках соединенийразобщителей (полихлорфенолы или нитрофенолы).

Наиболее частой причиной гипоэнергетических состояний является гипоксия, возникновение которой в свою очередь связано с нарушением:

• поступления кислорода в кровь, что наблюдается при недостаточности О₂ во вдыхаемом воздухе или нарушении легочной вентиляции;
• транспорта кислорода в ткани при нарушении кровообращения или снижении транспортной функции гемоглобина;
• функций митоходрий, вызванное действием ядов, разобщителей.

.

Биологическое окисление как главный путь расщепления питательных веществ в организме, его функции в клетке. Способы окисления веществ в биологических си-стемах. Ферменты, катализирующие окислительные реакции в организме. Цикл трикарбоновых кислот Кребса: последовательность реакций, регуляция работы цикла и его биологическая роль.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ - это совокупность окислительных процессов в живом организме, протекающих с обязательным участием кислорода. Синоним - ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ. Окисление одного вещества невозможно без восстановления другого вещества. Окислительно-восстановительных процессов в живой природе очень много. Часть окислительно-восстановительных процессов, протекающих с участием кислорода, относится к биологическому окислению.

Функции биологического окисления:

- высвобождение энергии, заключенной в химических связях питательных веществ. Выделяющаяся энергия используется для осуществления энергозависимых процессов, протекающих в клетках, а также для поержания температуры тела.

- пластическая: в ходе расщепления питательных веществ образуются низкомолекулярные промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для биосинтезов. Например, при окислительном распаде глюкозы образуется ацетилКоА, который далее может пойти на синтез холестерола или высших жирных кислот.

- генерация восстановительных потенциалов, которые в дальнейшем используются в восстановительных биосинтезах. Главным источником восстановительных потенциалов в биосинтетических реакциях клеточного метаболизма является НАДФН+Н+, образующийся из НАДФ+ за счет атомов водорода, переносимых на него в ходе некоторых реакций дегидрирования.

- участие в процессах детоксикации,т.е. обезвреживания ядовитых соединений или поступающих из внешней среды, или образующихся в организме.

Различные соединения в клетках могут окисляться тремя способами:

1. путем дегидрирования. Принято различать два вида дегидрирования: аэробное и анаэробное. если первичным акцептором отщепляемых атомов водорода служит кислород, дегидрирование является аэробным; если же первичным акцептором отщепляемых атомов водорода служит какоелибо другое соединение, дегидрирование является анаэробным. Примерами таких соединений акцепторов водорода могут служить НАД , НАДФ , ФМН, ФАД, окисленный глутатион ( ГSSГ ), дегидроаскорбиновая кислота и др.

2. Путем присоединения к молекулам окисляемого вещества кислорода, т.е. путем оксигенирования.

3. Путем отдачи электронов.

Все ферменты, участвующие в катализе окислительно-восстановительных реакций в организме относятся к классу ОКСИДОРЕДУКТАЗ. В свою очередь, все ферменты этого класса могут быть разделены на 4 группы:

1. Ферменты, катализирующие реакции дегидрирования или дегидрогеназы. В зависимости от характера акцептора отщепляемых от окисляемого субстрата (SH2) атомов водорода различают:

а). Аэробные дегидрогеназы или оксидазы,

б). Анаэробные дегидрогеназы

2. Ферменты, катализирующие реакции оксигенирования или оксигеназы. В зависимости от того, один атом кислорода из молекулы кислорода присоединяются к окисляемому веществу в ходе реакции или идет присоединение обоих атомов кислорода, все оксигеназы делят на две подгруппы:

а). Монооксигеназы/гидроксилазы, катализирующие присоединение к субстрату одного атома кислорода из его молекулы. Второй атом кислорода в ходе монооксигеназной реакции идет на окисление второго соединения косубстрата реакции ( КоН2 )

б). Диоксигеназы, катализирующие присоединение к окисляемому субстрату обоих атомов из молекулы кислорода. В ходе реакций в молекуле окисляемого субстрата появляются дополнительные кислородсодержащие группировки, карбонильные или гидроксильные.

3. Ферменты, катализирующие отщепление электронов от окисляемых субстратов. Эти ферменты носят название цитохромы. Цитохромы, как правило, содержат геминовые группировки, имеющие в своей структуре атомы железы, способные изменять валентность

4. К оксидоредуктазам относится также группа вспомогательных ферментов, таких как каталаза или пероксидаза. Они играют защитную роль в клетке, разрушая перекись водорода или органические гидроперекиси, образующиеся в ходе окислительных процессов

Цикл Кребса представляет собой высокоорганизованную циклическую систему взаимных превращений трикарбоновых и дикарбоновых кислот, катализируемую мультиэнзимной ферментной системой, представляющую собой основу клеточного метаболизма. Он функционирует в матриксе митохондрий.