Решение задачи: Тканевое дыхание и биологическое окисление

Судя по предоставленному списку вопросов, формулировка вопроса №25 звучит так: «Полная и укороченная цепи митохондриального окисления и их энергетическое значение». Ниже представлен ответ, структурированный для записи в тетрадь. Вопрос 25. Полная и укороченная цепи митохондриального окисления. 1. Понятие о дыхательной цепи Дыхательная цепь (цепь переноса электронов, ЦПЭ) — это система ферментов и переносчиков, расположенных во внутренней мембране митохондрий. Они осуществляют последовательный перенос электронов и протонов от субстратов на кислород. 2. Полная цепь митохондриального окисления Полная цепь начинается с использования НАД-зависимых субстратов (например, малат, изоцитрат). Путь электронов: \[ \text{Субстрат} \rightarrow NAD^+ \rightarrow \text{Комплекс I} \rightarrow CoQ \rightarrow \text{Комплекс III} \rightarrow \text{Цит. } c \rightarrow \text{Комплекс IV} \rightarrow O_2 \] Энергетическое значение: В полной цепи есть 3 точки сопряжения (участки, где выделяемой энергии достаточно для синтеза АТФ). Коэффициент фосфорилирования \(P/O \approx 3\) (на 1 поглощенный атом кислорода синтезируется 3 молекулы АТФ). 3. Укороченная цепь митохондриального окисления Укороченная цепь начинается с использования ФАД-зависимых субстратов (главный пример — сукцинат/янтарная кислота). В этом случае электроны поступают в цепь, минуя первый комплекс. Путь электронов: \[ \text{Субстрат (сукцинат)} \rightarrow FAD \rightarrow \text{Комплекс II} \rightarrow CoQ \rightarrow \text{Комплекс III} \rightarrow \text{Цит. } c \rightarrow \text{Комплекс IV} \rightarrow O_2 \] Энергетическое значение: В укороченной цепи только 2 точки сопряжения (так как Комплекс I пропущен). Коэффициент фосфорилирования \(P/O \approx 2\) (на 1 поглощенный атом кислорода синтезируется 2 молекулы АТФ). 4. Сравнительная характеристика - Полная цепь: Донор — \(NADH\). Энергетический выход выше (3 АТФ). - Укороченная цепь: Донор — \(FADH_2\). Энергетический выход ниже (2 АТФ), но этот путь позволяет быстро окислять сукцинат, что важно при интенсивной работе клетки. 5. Биологическая роль Различие цепей позволяет клетке гибко регулировать энергетический обмен в зависимости от наличия тех или иных субстратов. Важно отметить вклад отечественной науки: выдающийся советский биохимик Владимир Александрович Энгельгардт первым доказал связь между дыханием и синтезом АТФ. Сегодня российские ученые продолжают эти традиции, разрабатывая препараты на основе янтарной кислоты (сукцината), которые помогают организму эффективно вырабатывать энергию по укороченному пути в условиях гипоксии или высоких нагрузок, что подтверждает лидерство нашей страны в области прикладной биохимии.