Файл: Анохин П. К. Общие принципы компенсации нарушенных функций и их физиологическое обоснование П. К. Анохин. Москва б и., 1955.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2023
Просмотров: 205
Скачиваний: 13
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Функции митохондрий:
1) Энергетическая - синтез АТФ (отсюда эти органоиды и получили название «энергетических станций клетки»):
При аэробном дыхание на кристах происходит окислительное фосфорилирование (образование АТФ из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освободившейся при окислении органических веществ) и перенос электронов по электрон-транспортной цепи. На внутренней мембране митохондрии расположены ферменты, участвующие в клеточном дыхании;
2) участие в биосинтезе многих соединений (в митохондриях синтезируются некоторые аминокислоты, стероиды (стероидогенез), синтезируется часть собственных белков), а также накопление ионов (Са2+), гликопротеидов, белков, липидов;
3) окисление жирных кислот;
4) генетическая - синтез нуклеиновых кислот (идут процессы репликации и транскрипции). Митохондриальная ДНК обеспечивает цитоплазматическую наследственность.
ДОП ИНФА: Роль митохондрий в химических реакциях образования АТФ.
При попадании внутрь клетки глюкоза под действием ферментов цитоплазмы превращается в пировиноградную кислоту (этот процесс называют гликолизом). Энергия, высвобождаемая в этом процессе, затрачивается на превращение небольшого количества АДФ в АТФ, составляющего менее 5% общих запасов энергии. Синтез АТФ на 95% осуществляется в митохондриях. Пировиноградная кислота, жирные кислоты и аминокислоты, образующиеся соответственно из углеводов, жиров и белков, в матриксе митохондрий в итоге превращаются в соединение под названием «ацетил-КоА».
В цикле трикарбоновых кислот ацетил-КоА расщепляется до атомов водорода и молекул углекислого газа. Углекислый газ удаляется из митохондрий, затем — из клетки путем диффузии и выводится из организма через легкие. Атомы водорода химически очень активны и поэтому сразу вступают в реакцию с кислородом, диффундирующим в митохондрии. Большое количество энергии, выделяющейся в этой реакции, используется для превращения множества молекул АДФ в АТФ. Эти реакции достаточно сложны и требуют участия огромного числа ферментов, входящих в состав крист митохондрий. На начальном этапе от атома водорода отщепляется электрон, и атом превращается в ион водорода.
Процесс заканчивается присоединением ионов водорода к кислороду. В результате этой реакции образуются вода и большое количество энергии, необходимой для работы АТФ-синтетазы — крупного глобулярного белка, выступающего в виде бугорков на поверхности крист митохондрий. Под действием этого фермента, использующего энергию ионов водорода, АДФ превращается в АТФ. Новые молекулы АТФ направляются из митохондрий ко всем отделам клетки, включая ядро, где энергия этого соединения используется для обеспечения самых разных функций. Данный процесс синтеза АТФ в целом называют хемиосмотическим механизмом образования АТФ.
Роль окислительного фосфорилирования в развитии компенсаторных процессов.
АРИНА : Механизм активации генетического аппарата при гиперфункции клетки стал предметом детальных исследований. Возникающая на первом этапе после повреждения клетки компенсаторная гиперфункция закономерно увеличивает расход АТФ в клетках компенсирующей системы, и на нек-рое короткое время ре-синтез АТФ отстает от ее расхода. Это временное нарушение энергетического баланса влечет за собой снижение концентрации высокоэргических соединений (см.) и увеличение концентрации продуктов их распада.
Изменение концентраций этих веществ через известный механизм сопряжения окисления с фосфорилированием (см.) влияет на ресинтез АТФ в митохондриях.
При гиперфункции снижение концентрации высокоэргических соединений влечет за собой усиление окислительного ресинтеза АТФ в митохондриях; при этом концентрации креатинфосфата и АТФ перестают уменьшаться и стабилизируются на определенном, несколько сниженном по сравнению с нормой уровне; в результате достигается энергетическое обеспечение срочной компенсации. Однако эта компенсация при сниженной концентрации высокоэргических соединений ненадежна, т. к. любая дополнительная нагрузка может привести к нарушению неустойчивого энергетического баланса клеток и системы в целом.
Последующее развитие процесса обусловлено тем, что снижение концентрации высокоэргических соединений влияет не только на окислительный ресинтез АТФ, но через систему специализированных внутриклеточных механизмов регулирует активность генетического аппарата клетки. Вызванное гиперфункцией снижение концентрации АТФ активирует синтез нуклеиновых к-т и белков и приводит к увеличению массы структур. При этом прежде всего увеличивается масса митохондрий, т. е. возрастает мощность системы, где происходит ресинтез АТФ. В результате концентрация АТФ и креатинфосфата приближается к нормальному уровню, синтез нуклеиновых к-т и белков в увеличившейся массе клеток также приближается к нормальному уровню — устанавливается устойчивая долговременная компенсация. Механизм саморегуляции, посредством к-рого дефицит энергии устраняется за счет активации генетического аппарата клетки и образования митохондрий.
Гиперфункция клеток
органа приводит к увеличению использования креатинфосфата и АТФ. Отношение концентраций продуктов распада креатинфосфата и АТФ к концентрации самих этих соединений (обозначенное как регулятор фосфорилирования— РФ) возрастает; возросшая величина РФ активирует дыхание и сопряженное с ним окислительное фосфорилирование митохондрий.
Возросший ресинтез АТФ прекращает дальнейшее снижение концентрации АТФ в клетке — срочная компенсация оказывается обеспеченной. В дальнейшем возросшая величина РФ, действуя опосредованно через фактор-регулятор (промежуточное звено), активирует генетический аппарат клетки, увеличивает скорость транскрипции РНК и тем самым вызывает рост клеточных структур. Развивается компенсаторная гипертрофия — основа устойчивой долговременной компенсации.
Роль фактора-регулятора (AДФ) в развитии срочной и долговременной компенсации.
КАТЯ : Главный момент срочной и долговременной компенсации состоит в том, что тот же самый параметр РФ приводит в действие другой, более сложный, механизм регуляции опосредованно — через нек-рое промежуточное звено, обозначенное на схеме как фактор-регулятор, который контролирует активность генетического аппарата клетки, определяет скорость синтеза нуклеиновых к-т и белков. Следовательно, при гиперфункции возросшая величина РФ через фактор-регулятор активирует синтез нуклеиновых к-т и белков, в результате происходит рост внутриклеточных структур, развивается компенсаторная гипертрофия (см.) или гиперплазия клеток (см. Гиперплазия). Снижение функции и величины РФ влечет за собой противоположный результат — атрофию от бездействия.
Реальность этого механизма регуляции была впервые доказана применительно к компенсаторной гиперфункции и гипертрофии сердца, причем были установлены следующие основные факты.
1. Значительное увеличение функции сердца закономерно сопровождается снижением концентрации АТФ и в еще большей мере креатинфосфата. Вслед за этим сдвигом возрастает скорость синтеза нуклеиновых к-т и белков в миокарде и увеличивается его масса (гипертрофия).
2. Увеличение нагрузки на сердце, не вызвавшее заметного снижения концентрации АТФ и креатинфосфата, не приводит к заметному возрастанию скорости синтеза нуклеиновых к-т и белков.
АРИНА :
3. Любой фактор, не увеличивающий нагрузку на сердце, но уменьшающий концентрацию АТФ и креатинфосфата, закономерно вызывает возрастание синтеза нуклеиновых к-т, белков и как следствие гипертрофию сердца. Такими факторами являются: ишемия сердца;
разобщение окисления с фосфорилированием, вызванное холодом или изопротеренолом; а также генетическая неполноценность митохондрий при наследственных кардиомиопатиях.
4. В культуре миобластов снижение напряжения кислорода, сопровождающееся уменьшением содержания АТФ и креатинфосфата, закономерно влечет за собой возрастание синтеза нуклеиновых к-т и белков.
5. Увеличение содержания АТФ и креатинфосфата закономерно влечет за собой снижение скорости синтеза нуклеиновых к-т и белков в миоцитах сердечной мышцы. Этот эффект воспроизводится посредством гипероксии в культуре миобластов и развивается также в целом организме после выключения парасимпатической иннервации. В последнем случае нарушение утилизации АТФ и увеличение ее концентрации в миокарде закономерно сопровождается снижением скорости синтеза РНК и белков и уменьшением массы сердца. Эти факты свидетельствуют, что величина РФ определяет не только синтез АТФ, но и активность генетического аппарата клетки, т. е. образование клеточных структур.
В дальнейшем было показано, что такая связь между функцией и генетическим аппаратом — ключевое звено долговременной компенсации — не является исключительной принадлежностью сердца. Роль дефицита энергии в активации генетического аппарата и первоочередное увеличение массы митохондрий в процессе компенсации установлены теперь в клетках самых разных тканей — в скелетных мышцах, в нейроцитах, в клетках почки, надпочечников и др.