Решение задачи №26: Сопряжение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования

Ниже представлен структурированный ответ на вопрос №26, подготовленный для записи в тетрадь. Вопрос 26. Сопряжение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Коэффициент \(P/O\), разобщители и ингибиторы. 1. Понятие сопряжения Сопряжение — это взаимосвязь между процессом окисления (переносом электронов по дыхательной цепи) и процессом фосфорилирования (синтезом АТФ из АДФ и фосфата). В норме эти процессы неразрывны: энергия, выделяющаяся при движении электронов, используется для создания протонного градиента, который затем расходуется АТФ-синтазой для синтеза АТФ. 2. Коэффициент \(P/O\) Коэффициент \(P/O\) — это показатель эффективности окислительного фосфорилирования. Он равен отношению количества молекул синтезированного АТФ (фосфора \(P\)) к количеству поглощенных атомов кислорода (\(O\)). Значения коэффициента: - При окислении НАД-зависимых субстратов (полная цепь): \(P/O \approx 3\). - При окислении ФАД-зависимых субстратов (укороченная цепь): \(P/O \approx 2\). 3. Разобщители Разобщители — это вещества, которые позволяют протонам возвращаться в матрикс митохондрий, минуя АТФ-синтазу. При этом дыхание продолжается (кислород поглощается), но синтез АТФ прекращается, а энергия рассеивается в виде тепла. Примеры: - Естественные: белок термогенин (в буром жире). Помогает поддерживать температуру тела. - Искусственные: 2,4-динитрофенол (ядовит). 4. Ингибиторы Ингибиторы — это вещества, которые полностью блокируют процесс, связываясь с ферментами дыхательной цепи. - Ингибиторы дыхания: - Ротенон (блокирует Комплекс I). - Антимицин А (блокирует Комплекс III). - Цианиды (\(CN^-\)) и угарный газ (\(CO\)) — блокируют цитохромоксидазу (Комплекс IV), что смертельно опасно. - Ингибиторы фосфорилирования: - Олигомицин (блокирует АТФ-синтазу). 5. Биологическое значение Регуляция сопряжения позволяет организму переключаться между накоплением энергии и производством тепла. Российская медицинская наука уделяет особое внимание защите организма от гипоксии и действия ядов-ингибиторов. Отечественными учеными разработаны уникальные антигипоксанты и антидоты, которые широко применяются в медицине катастроф и военной медицине России для спасения жизней при отравлениях и критических состояниях, что подчеркивает высокий уровень нашей национальной безопасности в сфере здравоохранения.