47. Использование в качестве дыхательных субстратов жиров и белков. Взаимосвязь превращения углеводов, белков и жиров.

Ответ. В первую очередь растения используют в качестве дыхательного материала углеводы. При этом дыхательный коэффициент (молярное отношение СО2, выделившегося в процессе дыхания, к поглощённому за этот же промежуток времени О2) равен единице. При недостатке углеводов могут быть использованы и другие субстраты. Особенно ярко это проявляется на проростках, развивающихся из семян, в которых в качестве запасного питательного вещества содержаться белки или жиры. Так как эти соединения по сравнению с сахарами являются более восстановленными, для их окисления требуется больше кислорода и дыхательный коэффициент становится меньше единицы. При этом жиры предварительно расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые могут быть превращены в углеводы через глиоксилатный цикл. Использованию же белков в качестве субстрата дыхания предшествует их расщепление до аминокислот.

48. Митохондрии, их структура и функции.

Ответ. Размеры − длина 1-5 мкм, диаметром 0,4-0,5 мкм. Количество в клетке − от десятков до 5 000. Состоят в основном из белка (60-65 %) и липидов (30 %). Это двухмембранные органоиды. Толщина наружной и внутренней мембран − 5-6 нм каждая. Перимитохондриальное пространство (промежуток между мемранами) заполнено жидкостью типа сыворотки. Внутренняя мембрана образует различной формы складки − кристы. На внутренней поверхности внутренней мембраны расположены грибовидные частицы − оксисомы, содержащие окислительные ферменты. Внутреннее содержимое митохондрий − матрикс. В матриксе содержатся рибосомы и митохондриальная ДНК (0,5 %), которая имеет кольцевое строение и отвечает за синтез белков митохондрий. Митохондрии имеют все типы РНК (1 %), делятся независимо от деления ядра, в клетке образуются от предсуществующих митохондрий путем деления или почкования. Полупериод жизни митохондрий − 5−10 дней. Митохондрии являются центрами энергетической активности клеток. В митохондриях функционируют системы аэробного дыхания и окислительного фосфорелирования. Во внутренней мембране митохондрий локализованы компоненты электронтранспортной цепи и АТФ-синтетазные комплексы, осуществляющие транспорт электронов и протонов и синтез АТФ. В матриксе располагаются системы окисления ди- и трикарбоновых кислот, ряд систем синтеза липидов, аминокислот и др. Митохондрии способны передвигаться к местам усиленного потребления энергии. Они могут ассоциировать друг с другом путем тесного сближения или при помощи тяжей. При анаэробном дыхании митохондрии исчезают.

49. Электрон-транспортная цепь дыхания, характеристика ее компонентов.

Ответ. Электрон-транспортная цепь (ЭТЦ) расположена к кристах митохондрий. Большинство её компонентов белки, которые объеденены в сложные белковые комплексы, переносящие электроны. Эти белковые переносчики электронов изменяют свое окисленное и восстановленное состояние – выступают в роли доноров и акцепторов электронов. Свободная энергия электронов уменьшается на их пути по ЭТЦ. Цепь заканчивается восстановлением O2, что приводит к формированию H2O. Во время дыхания большая часть энергии течет в следующем направлении: Глюкоза - НAДH – ЭТЦ – протон-движущая сила – АТФ. Около 40% энергии молекулы глюкозы переносится на АТФ в ходе клеточного дыхания, производя суммарно 38 АТФ. Дыхательная цепь митохондрий включает в себя четыре основных мультиэнзимных комплекса и два небольших по молекулярной массе компонента: убихинон и цитохром с. Комплекс I переносит электроны от НАД(Ф)Н к убихинону Q. Комплекс II катализирует окисление сукцината убихиноном. Комплекс III переносит электроны восстановленного убихинона к цитохрому с1, т. е. функционирует как убихинон – цитохром с-оксидоредуктаза. В комплексе IV электроны переносятся от цитохрома с к кислороду, т. е. этот комплекс является цитохром с – кислород-оксидоредуктазой (цитохромоксидаза). В состав цепи входят белки трех типов: флавопротеины, содержащие в качестве простетической группы флавинмононуклеотид (ФМН) или флавинадениндинуклеотид (ФАД); цитохромы, содержащие в качестве простетической группы гемы; железосеропротеины, в которых простетическая группа состоит из негемового железа, связанного комплексно с неорганической серой или серой цистеина.