Окислительное фосфорилирование

Окислительное фосфорилирование — метаболический путь, при котором энергия, образовавшаяся при окислении питательных веществ, запасается в митохондриях клеток в виде АТФ. Хотя различные формы жизни на Земле используют разные питательные вещества, АТФ является универсальным соединением, в котором запасается энергия, необходимая для других метаболических процессов. Почти все аэробные организмы осуществляют окислительное фосфорилирование. Вероятно, широкому распространению этого метаболического пути способствовала его высокая энергетическая эффективность по сравнению с анаэробным брожением.

Активные формы кислорода

Молекулярный кислород является идеальным конечным акцептором электронов как сильный окисляющий агент. Восстановление кислорода, однако, включает образование потенциально опасных промежуточных соединений. Хотя перенос четырёх электронов и четырёх протонов восстанавливает кислород до безвредной воды, перенос одного или двух электронов превращает кислород соответственно в супероксидный или пероксидный анион, которые чрезвычайно опасны из-за своей активности. Активные формы кислорода и продукты их реакций, такие как гидроксильный радикал, очень опасны для клетки, так как они окисляют белки и вызывают мутации в ДНК. Такие клеточные повреждения приводят к болезням и, предположительно, являются одной из причин старения.

Описание

При окислительном фосфорилировании происходит перенос электронов от соединений-доноров к соединениям-акцепторам в ходе окислительно-восстановительных реакций. В ходе этих реакций выделяется энергия, которая далее запасается в виде АТФ. У эукариот эти окислительно-восстановительные реакции осуществляются несколькими белковыми комплексами, локализованными во внутренней митохондриальной мембране, а у прокариот они располагаются в межмембранном пространстве клетки. Этот набор связанных белков составляет электрон-транспортную цепь (ЭТЦ). У эукариот в состав ЭТЦ входит пять белковых комплексов, в то время как у прокариот её составляют множество различных белков, работающих с различными донорами и акцепторами электронов.

Пример

Для противодействия активным формам кислорода в клетке имеется множество антиоксидантных систем, в число которых входят и антиоксидантные витамины, например, витамин C и витамин E, а также антиоксидантные ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидазы, которые обезвреживают активные формы кислорода и устраняют опасность для клетки.

Связанные термины

В энциклопедии ИНФОМЕД