БХ

Механизм действия:

По внутриклеточно-ядерному механизму.

Образовавшийся комплекс гормон-рецептор переходит в ядро, где оказывает влияние на активность специфических генов в хромосомах, в результате чего индуцируется синтез специфических белков, определяющих характерные изменения в метаболизме, росте и дифференцировке клеток.

Биологический эффект:

Женские половые гормоны обеспечивают репродуктивные функции. Существует тесная взаимосвязь между действием эстрогенов и прогестерона (гормона, образующегося преимущественно в желтом теле). Эстрогены регулируют половые функции, развитие и проявление у самок вторичных половых признаков (течку, половое влечение), создают условия для оплодотворения яйцеклетки. После овуляции обеспечивают подготовку матки для имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Проникая через клеточную мембрану, эстрогены связываются с цитоплазматическими рецепторами.

Эстрогены являются индукторами ферментов гликолиза и пентозофосфатного пути, облегчают аэробное окисление углеводов, восстановительные синтезы с участием рибозо-5-фосфата и НАДФН(Н+), способствуют более быстрому обновлению липидов, препятствуя их накоплению в печени и жировой ткани, стимулируют выведение холестерина из организма, уменьшают его уровень в крови, снижают активность сальных желез. В эпифизах костей эстрогены обеспечивают синтез коллагена и отложение кальция и фосфора, способствуют задержке воды, ионов натрия в организме. После наступления беременности на месте бывшего фолликула развивается желтое тело, продуцирующее прогестерон, под влиянием которого стимулируется развитие маточных желез и выделение ими секрета, служащего питательным и защитным веществом для развивающейся яйцеклетки до ее имплантации. Прогестерон подготавливает слизистую оболочку матки к восприятию оплодотворенной яйцеклетки, способствует образованию материнской части плаценты, понижает сократительную способность мышц матки. При беременности прогестерон тормозит овуляцию и способствует развитию молочной железы.

Гиперфункция прогестерона: Аменорея, увеличение молочных желез за счет из отечности, повышение либидо.

Гипофункция прогестерона: Дисменорея, уменьшение массы молочных желез, бесплодие.

2. К мужским половым гормонам (андрогенам) относятся андростерон и тестостерон (в 6 раз активнее андростерона).

Механизм действия:

По внутриклеточно-ядерному механизму. Андрогены проникают через мембрану клетки и связываются с цитоплазматическими рецепторами, образуя гормонрецепторный комплекс, поступающий в ядро, где оказывает влияние через ферментные системы на синтез ДНК и РНК, в результате чего усиливается синтез специфических белков.

Биологический эффект:

Мишени андрогенов – предстательная железа, семенные пузырьки и мышцы. Гормоны влияют на развитие и проявление устойчивого полового влечения, вторичных половых признаков.

Гормоны оказывают анаболический эффект на различные виды обмена. Они стимулируют биосинтез белка в мышечной ткани, вызывают накопление в организме азота, фосфора, калия, натрия, хлора. Они стимулируют рост костей, повышают скорость эритропоэза, усиливают кровоток в тканях, стимулируют активность кожных желез и образование меланина. Андрогены применяют при половой недостаточности, импотенции, недоразвитости семенников, половом и нервном истощении.

Гипофункция: Евнухоидизм, ожирение, ложная гинекомастия, крипторхизм (недоразвитие наружных половых органов).

51

34. Мембраны, их значение для клеток и клеточных включений. Липидный бислой как основа плазматических и других клеточных мембран. Однотипность их строения. Гликолипиды и белки мембран. Физико-химические свойства мембраны. Липидный и фосфолипидный спектр мембраны. ПОЛ – важный физиологический процесс. Изменения ПОЛ при патологии, пути защиты мембраны от ПОЛ.

Структура мембран:

Это сложная гликолипопротеиновая оболочка, которая отграничивает внутриклеточное пространство от внеклеточного пространства, а также принимает участие в формировании следующих структур

иорганелл: ЭПС, лизосомы, МХ, ядро, аппарат Гольджи. Мембрана состоит из липидов, белков и углеводов. Важнейшими компонентами мембран являются фосфолипиды (фосфатидилсерин, фосфатидилэтеноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол) и холестерин. Липиды, входящие в состав мембран, являются амфифильными молекулами, т.е. содержат в своей структуре гидрофильные заряженные группы и гидрофобные радикалы. Гидрофильной группой холестерина является ОН-группа, расположенная у третьего углеродного атома кольца стерана. Такое строение липидов приводит к тому, что гидрофобные радикалы амфифильных молекул взаимодействуют между собой с помощью гидрофобных и Ван-дер-Ваальсовых сил в глубине билипидного слоя, а полярные головки обращены наружу

ивзаимодействуют с водой.

Модель мембраны: жидкостно-мозаичная.

Мембрана представляет собой липидный бислой со встроенными в него белковыми молекулами. При этом белковые молекулы могут располагаться на внешней поверхности и на внутренней поверхности (периферические белки). Например, на внутренней поверхности – аденилатциклаза, на внешней

– гликопротеины – рецепторы. Белки, способные пронизывать всю толщу мембраны называются интегральными (например, Na,K-ATФаза). Интегральные белки, как правило, исполняют роль трансмембранных переносчиков низкомолекулярных соединений.

Химический состав мембран:

Исследования показали, что основными химическими компонентами мембран являются липиды (≈30%), белки (≈60%) и углеводы (≈10%). Минорными компонентами мембран являются нуклеиновые кислоты, полиамины, неорганические ионы.

Липиды, входящие в состав мембран, принадлежат к трем классам. Это фосфолипиды, гликолипиды и стероиды.

Фосфолипиды построены по единому плану, их молекула имеет полярную головку и два неполярных хвоста.

В состав головки фосфолипида обязательно входят: а) остаток спирта (реже аминокислоты); б) остаток фосфорной кислоты;

в) по вариантам либо: - глицерин (глицерофосфолипиды), - многоатомный спирт сфингозин (сфингофосфолипиды).

Неполярные хвосты всех молекул фосфолипидов образуются жирными кислотами, определяющими разнообразие их представительства. Глицерофосфолипиды мембран растительных клеток содержат в основном пальмитиновую (С16:1(9)), олеиновую (С18:1(9)), линолевую (С18:2(9,12)) жирные кислоты. Жирные кислоты с количествоматомов углерода более 20–24 в растительных клетках встречаются редко.

Глицерофосфолипиды мембран животных клеток содержат пальмитиновую, олеиновую, стеариновую (С18:0) жирные кислоты, а также кислоты (арахидоновая и др.) с числом атомов углерода, превышающим 20. Обычно из двух жирных кислот, образующих гидрофобный хвост глицерофосфолипида, одна ненасыщенная. Она образует связь со вторым атомом углерода глицерина и одна из ее двойных связей обязательно находится на уровне 9-го атома углерода, считая от головки.

Остаток спирта (аминокислоты) головки глицерофосфолипида связан сложноэфирной связью с фосфорной кислотой. Глицерофосфолипид, лишенный спирта (аминокислоты), называется фосфатидной кислотой, которая является промежуточным продуктом в биосинтезе фосфолипидов и в свободном виде практически не встречается.

В зависимости от того, какой именно спирт (аминокислота) входит в состав головки молекулы, различают несколько классов глицерофосфолипидов. Самые распространенные:

52

-фосфатидилхолин, содержащий спирт холин;

-фосфатидилэтаноламин, содержащий спирт этаноламин;

-фосфатидилинозитол, содержащий циклический спирт инозитол;

-фосфатидилсерин, содержащий остаток гидроксиаминокислоты, – серина.

Примерами сфингофосфолипидов могут служить сфингомиелины, которые в составе полярной головки содержат фосфохолин или фосфоэтаноламин. В составе сфингофосфолипидов одна жирная кислота.

Роль второго неполярного хвоста выполняют углеродные структуры многоатомного спирта сфингозина. Таким образом, фосфолипиды содержат группировки двух видов – полярные гидрофильные головки и неполярные гидрофобные хвосты. Вследствие этого фосфолипиды обладают амфипатическими свойствами. При рН=7 остаток фосфорной кислоты в полярной головке заряжен отрицательно.

Гликолипиды – липиды, содержащие 2 остатка жирных кислот, спирт сфингозин и остатки моно- (цереброзиды) или олигосахаров (ганглиозиды). Стероиды содержат стероидное ядро, образованное тремя гексагональными полностью насыщенными кольцами и одним циклопентановым кольцом. Стероиды представлены в основном холестерином (в животных клетках) или ситостерином и стигмастерином (в растительных клетках).

Общие свойства мембран:

1.мембраны способны к самосборке липидных бислоев благодаря амфифильности.

2.мембраны непроницаемы для полярных молекул и ионов.

3.мембраны ассиметричны, что выражается в различном расположении белков, липидов и углеводов на разных сторонах биомембраны. БЕЛКИ: на внешней стороне гликопротеины (рецепторы), на внутренней стороне ферменты (аденилатциклаза). УГЛЕВОДЫ: навнешней стороне мембраны расположены рецепторы. ЛИПИДЫ: на внешней стороне преобладают фосфатидилхолин и сфингомиелин, на внутренней - фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозитол

4.Текучесть (жидкостные свойства) мембраны обусловлена:

1)присутствием непредельных жирных кислот в бислое;

2)длиной углеводородной цепочки ЖК, входящей в состав фосфолипида;

3)холестерин (ХЛ) располагается в гидрофобной части биомембраны и ограничивает все виды движения, т.е. регулирует текучесть мембраны. Поэтому увеличение его концентрации в мембране снижает ее жидкостность.

5. подвижность липидов.

Выделяют 4 вида подвижности:

1)латеральная диффузия (соседние фосфолипиды меняются местами).

2)поперечная диффузия (эффект перевертывания).

3)колебательная диффузия (движение остатков жирных кислот в ФЛ по месту двойных связей в цис-конфигурации).

4)вращательные движения (липид может вращаться вокруг своей оси).

Перекисное окисление липидов:

Это химический процесс, каскад реакций превращения липидов (поступающих с пищей или синтезированных в организме) с участием свободных радикалов – активных заряженных молекул. Так как липиды - компоненты мембран всех клеток организма, реакции перекисного окисления могут приводить к нарушению их структуры и повреждению клетки, что является одним из механизмов патогенеза ряда заболеваний.

Реакции ПОЛ постоянно происходят в организме в норме в определенной степени, которая не должна превышаться во избежание их повреждающего действия. Перекисное окисление липидов играет важную роль для процесса апоптоза, регулирования структуры мембран и их функций (презентация рецепторов, работа ионных каналов, высвобождение биологически активных веществ, передача сигналов между клетками и т.д.).

Чрезмерная активность ПОЛ может приводить к разрушению мембраны клетки, проникновению или выходу из нее веществ, которых не должно быть в норме, что ведет к нарушению жизнедеятельности клеток (их преждевременное старение, разрушение, измененные функции передачи веществ, связывания ферментов и рецепторов).

Повышенная активность ПОЛ может быть причиной развития сердечно-сосудистых заболеваний (атеросклероза и сопутствующей патологии), поражения ЦНС, воспалительных процессов,

53

заболеваний респираторного тракта, одним из факторов новообразований, нарушения функции иммунной системы.

В организме в роли ингибирующего фактора (т.е. сдерживающего реакции ПОЛ) выступает антиоксидантная система. Таким образом, патологические реакции перекисного окисления липидов могут быть как при чрезмерной активности самих этих процессов, так и при недостаточности работы антиоксидантной системы.

Антиоксидантами могут выступать витамины (Е, С), церрулоплазмин, супероксиддисмутаза.

35. Функции мембраны: барьерная, защитная, регуляторная, энергетическая. Транспортная функция мембраны. Виды транспорта: пассивный, активный, цитоз. Ферментный спектр мембраны: транспортные АТФ-азы, механизм их действия. Повреждение мембраны – неизбежный этап любой клеточной патологии. Атеросклероз

Функции биомембран:

Мембранные белки осуществляют следующие функции:

1.Барьерная (через мембрану не проникают полярные вещества).

2.Рецепторная (гликопротеины, богатые сиаловыми кислотами, расположены на внешней поверхности мембраны и выполняют рецепторную функцию. Рецепторы принимают сигналы от различных химических веществ: гормонов, медиаторов, лекарственных препаратов).

3.Энергетическая (во внутреннюю мембрану митохондрий встроена АТФ-аза, катализирующая синтез АТФ).

4.Регуляторная (аденилатциклаза осуществляет реакцию образования ц-АМФ из АТФ).

5.Детоксикационная (в мембраны микросом встроены ферменты, обезвреживающие токсичные вещества и свободные радикалы)

6.Транспортная.

Различают 2 вида: без затрат энергии (пассивный транспорт) и с затратой энергии (активный).

Пассивный транспорт (без затрат энергии) – вещества движутся с помощью диффузии по градиенту концентрации.

Различают 2 вида диффузии:

1)без белков-переносчиков (простая диффузия) – осуществляется как через липидный бислой (жирорастворимые соединения, например, жирные кислоты, стероидные, тиреоидные гормоны), так и через микропоры (вода, этанол, мочевина, газы – CO2, NH3).

2)с участием белков-переносчиков (облегченная диффузия) осуществляется, например, перенос глюкозы через мембрану эритроцита (пассивный унипорт) или перенос анионов НСО3 - и Cl через мембрану эритроцитов (пассивный антипорт). С затратой энергии происходят: активный транспорт (против градиента концентрации) и цитоз.

Активный транспорт через мембраны происходит против градиента концентрации и сопряжен с затратой энергии.

Различают первично-активный и вторично-активный транспорт.

•Первично-активный транспорт – перенос веществ и/или ионов через мембрану, связанный с затратой энергии АТФ.

Мембранные ферменты – АТФ-азы гидролизуют АТФ, выделяется энергия, которая затрачивается на перенос иона (вещества). Например, К, Na-АТФ-аза использует энергию гидролиза АТФ для транспорта 2 ионов калия в клетку и 3 ионов натрия из клетки. СаАТФ-аза переносит ионы кальция против градиента и активно участвует в мышечном сокращении.

•Вторично-активный – бывает 2-х типов (требует энергии градиента концентрации другого вещества):

1тип – с использованием белка-переносчика и градиента ионов натрия (симпорт глюкозы и иона натрия). Глюкоза и натрий поступают в клетку. При гидролизе АТФ выделяется энергия, которая затрачивается на выведение ионов натрия из клетки, а за

54

натрием идет глюкоза – К-Na-насос (например, при всасывании глюкозы из кишечника).

2 тип – антипорт. Пример антипорта: Мембранная Н+ -АТФ-аза переносит протон из цитозоля внутрь гранулы, вследствие чего создается электрохимический потенциал. Этот градиент Н+ создает движущую силу для переноса адреналина в секреторные гранулы мозгового слоя надпочечников. 2Н+ выходят из гранулы в цитозоль по градиенту своей концентрации, а внутрь гранулы из цитозоля закачивается адреналин против градиента своей концентрации.

Цитоз – транспорт высокомолекулярного вещества через плазматическую мембрану с образованием везикулы (эндоцитоз и экзоцитоз, пино- и фагоцитоз).

Эндоцитоз – перенос вещества из среды в клетку вместе с частью плазматической мембраны. Поглощение жидкости и растворенных в ней веществ с помощью больших пузырьков называют пиноцитозом.

Экзоцитоз – секреция в межмембранное пространство и кровь макромолекул (например, белков плазмы крови, пептидных гормонов, пищеварительных ферментов и пр.), синтезированных в клетках.

К числу основных механизмов повреждения мембран клеток относят:

1)чрезмерную интенсификацию свобонорадикальных реакций (ССР) и свободнорадикального перикисного окисления липидов (СПОЛ) мембран;

2)значительную активацию гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных, свободных);

3)внедрение амфифильных соединений (главным образом продуктов СПОЛ и липолиза) в липидную фазу мембран и их терегенное (разрушающее) действие;4) торможение процессов ресинтеза поврежденных компонентов мембран и (или) синтеза их заново (de novo);

5)нарушение конформации макромолекул;

6)перерастяжение и разрыв мембран набухших клеток и (или) их органелл.

Следствие повреждения мембран:

1. повреждение лизосом приводит к выходу гидролаз в ЦЗ клетки, которые переваривают все клеточные компоненты (аутолиз).

2. повреждение внутренней мембраны МХ приводит к ослаблению синтеза АТФ.

3. нарушение проницаемости клеточной мембраны для молекул метаболического топлива.

4. действие АФК на ядерную мембрану и хромосомы (происходит нарушение структуры нуклеиновых кислот) – генотоксическое действие.

Все перечисленное может вызвать гибель клетки. Чтобы предотвратить повреждающее действие ПОЛ, в клетке существуют специальные антиоксидантные (АО) системы.

Атеросклероз:

Это хроническое очаговое поражение артерий, характеризующееся отложением и накоплением во внутренней оболочке сосуда жиросодержащих белков и доставляемого ими холестерина. Заболевание сопровождается разрастанием соединительной ткани и образованием так называемых атеросклеротических бляшек, которые суживают просвет артерии и вызывают хроническую медленно нарастающую недостаточность кровоснабжения органа.

36. Понятие об обмене веществ и метаболических путях. Стадии катаболизма, взаимосвязь их с анаболическими процессами. Основные конечные продукты метаболизма у человека.

Обмен веществ или метаболизм – это совокупность химических реакций в организме, которые обеспечивают его веществами и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. Процесс метаболизма, сопровождающийся образованием более простых соединений из сложных, обозначают термином - катаболизм.

Процесс, идущий в обратном направлении и приводящий, в конечном счете, к образованию сложного продукта из относительно более простых – анаболизм.

Анаболические процессы сопровождаются потреблением энергии, катаболические – высвобождением. Анаболизм и катаболизм не являются простым обращением реакций. Анаболические пути отличаются от путей катаболизма хотя бы одной из ферментативных реакций и зачастую протекают в разных отделах клетки.

55

Метаболизм выполняет функции:

1)снабжение организма химической энергией, полученной при расщеплениибогатых энергией пищевых веществ;

2)превращение пищевых веществ в строительные блоки, которые используются в клетке для биосинтеза макромолекул;

3)сборка макромолекулярных (биополимеры) и надмолекулярных структур живого организма, пластическое и энергетическое поддержание его структуры;

4)синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения специфических функций клетки и организма.

Последовательность химических превращений конкретного вещества в организме называют метаболический путь. Промежуточные продукты, образующиеся в процессе превращения, называют метаболитами, а последнее соединение метаболического пути – конечным продуктом. Примером метаболического пути являются гликолиз (окисление глюкозы), синтез холестерина.

Метаболический цикл – это такой метаболический путь, один из конечных продуктов которого идентичен одному из соединений, вовлеченных в этот процесс. Наиболее важными в организме человека метаболическими циклами являются цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, или цитратный цикл, или цикл лимонной кислоты) и орнитиновый цикл мочевинообразования.

Почти все метаболические реакции в конечном итоге связаны между собой, поскольку продукт одной ферментативной реакции служит субстратом для другой, которая в данном процессе играет роль следующей стадии. Таким образом, метаболизм можно представить в виде чрезвычайно сложной сети ферментативных реакций. Если поток питательных веществ в какой-нибудь одной части этой сети уменьшится или нарушится, то в ответ могут произойти изменения в другой части сети, для того чтобы это первое изменение было как-то уравновешено или скомпенсировано.

В катаболизме различают следующие стадии:

1.Полимеры превращаются в мономеры (белки – в аминокислоты, углеводы в моносахариды, липиды – в глицерин и жирные кислоты). Химическая энергия при этом рассеивается в виде тепла.

2.Мономеры превращаются в общие продукты, в подавляющем большинстве в ацетилКоА и пируват. Химическая энергия частично рассеивается в виде тепла, частично накапливается в виде восстановленных коферментных форм (НАД, ФАД), частично запасается в макроэргических связях АТФ (субстратное фосфорилирование).

3.Заключительный этап катаболизма сводится к окислению ацетил-КоА до СО2 и Н2О в реакциях цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса). Окислительные реакции общего пути катаболизма сопряжены с цепью тканевого дыхания. При этом энергия (40–45%) запасается в виде АТФ (окислительное фосфорилирование).

56

Таким образом, к специфическим путям катаболизма относятся первая и вторая стадии, которые уникальны для белков, липидов и углеводов, а к общим путям – окислительное декарбоксилирование пирувата и цикл Кребса. Общие пути являются продолжением специфических путей.

В результате специфических и общих путей катаболизма биополимеры (белки, углеводы, липиды) распадаются до СО2, Н2О и NH3, которые являются основными конечными продуктами катаболизма.

37. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты: последовательность реакций, строение пируватдегидрогеназного комплекса. Нарушение его функции при авитаминозах.

Окислительное декарбоксилирование пирувата, цитратный цикл и дыхательная цепь завершают расщепление пищевых веществ до конечных продуктов — СО2 и Н2О.

Окислительное декарбоксилирование пирувата происходит в матриксе митохондрий.

Транспорт пирувата в митохондриальный матрикс через внутреннюю мембрану митохондрий осуществляется при участии специального белка – переносчика по механизму симпорта с H+.

Суммарный результат многостадийной реакции выглядит следующим образом:

+ NAD+ + HS-КоА →	КоА + NADH + СО2.
Пируват	Ацетил-КоА

Превращение состоит из пяти последовательных реакций, осуществляется мультиферментным комплексом, прикрепленным к внутренней митохондриальной мембране со стороны матрикса. В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:

•Пируватдегидрогеназа (Е1, ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом является тиаминдифосфат (ТДФ)

•Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е2), ее коферментом является липоевая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.

•Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е3), кофермент – ФАД, катализирует 4-ю и 5-ю реакции.

•Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.

Этот комплекс ферментов работает подобно конвейеру, в котором промежуточные продукты передаются от фермента к ферменту. Такой принцип повышает эффективность работы ферментов, так как снижает случайность в контакте реагирующих веществ.

Е1-пируватдекарбоксилаза катализирует декарбоксилирование пирувата и перенос С2-фрагмента на ТДФ.

Е2-трансацетилаза катализирует окисление гидроксиэтильной группы и перенос С2-фрагмента на липоевую кислоту; ацетилированная трансацетилаза взаимодействует с HSKoA с образованием восстановленной формы липоевой кислоты и ацетил-КоА;

Е3-дигидролипоилдегидрогеназа — FAD-содержащий фермент окисляет дигидролипоат с образованием FADH2 в составе фермента, который затем регенерируется при участии NAD+.

Липоевая кислота, связанная в молекуле фермента Е2 с остатками лизина, функционирует как «поворотный кронштейн», переносящий атомы водорода и ацетильные группы от одного фермента к другому.

Главные продукты реакций ПДК — это NADH + H+ и ацетил-КоА. NADH + H+ далее окисляется

вдыхательной цепи, где энергия используется на синтез 3 моль АТФ, а ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле.

57

Суммарное уравнение окисления пировиноградной кислоты

Реакции окислительного декарбоксилирования пирувата

58

Пояснения к реакциям

1.В ходе первой реакции за счет пируватдекарбоксилазы (E1ТДФ) осуществляется декарбоксилирование пирувата, при этом карбоксильная группа отщепляется в форме CO2. Гидроксиэтильный остаток переносится на ТДФ в активном центре 1-го фермента.

2.В ходе 2-1 реакции 1-й фермент контактирует со 2-м (E2-ЛК) и с его коферментом - липоевой кислотой (ЛК). В данном случае ЛК находится в окисленном состоянии (тио-группы связаны дисульфидными мостиками)

Происходит перенос ацетильного остатка на одну тиогруппу. 2-я тиогруппа занимается протоном (H+). Образуется сульфгидрильная группа. Е1 возвращается в свое исходное состояние (Е1-ТДФ).

3.Далее ЛК передает ацетильный остаток на другой кофермент – коэнзим А. Образуется главный конечный продукт окислительного декарбоксилирования пирувата – Ацетил – коА. Также происходит обмен – протолн от КоА передается на тиогруппу и образуются две сульфгидрильные группы.

4.Чтобы сульфгидрильные группы вернулись в исходное окисленное состояние, работает 3-й фермент – дигидролипоат – дегидрогеназа (Е3-ФАД). Сначала два протона и электрона от ЛК в активном центре второга фермента передаются на ФАД -> фермент возвращается в исходное окисленное состояние (ЛК опять содержит окисленные тиогруппы)

5.Протоны от ФАДН2 передаются на НАД+:

Е3-ФАДН2 + НАД+ -> E3-ФАД + НАДН + Н+.

НАДН в митохондриях передает электроны и протоны в митохондриальную дыхательную цепь, где образуется 3 АТФ.

Поэтому энергетическая ценность окисления НАДН составляет 3 АТФ.

Энергетическая ценность окисления пирувата в целом так же составляет 3 молекулы АТФ.

59

Регуляция окислительного декарбоксилирования пирувата осуществляется путем ковалентной модификации ПДК. В состав ПДК (помимо 3х основных ферментов) входят 2 регуляторные субъединицы

– киназа ПДК и фосфатаза ПДК. Киназа ПДК фосфорилирует ПДК, переводя его в неактивную форму. Фосфатаза ПДК дефосфорилирует фермент, превращая его в активную форму. Продукты окислительного декарбоксилирования пирувата (ацетил-КоА, НАДН и АТФ) аллостерически активируют киназу ПДК, а, следовательно, ингибируют ПДК и тормозят окислительное декарбоксилирование пирувата. При снижении концентрации АТФ и одновременномувеличении концентрации АДФ киназа ПДК инактивируется и прекращает фосфорилировать ПДК. Параллельно происходит дефосфорилирование ПДК под действием фосфатазы. ПДК в дефосфорилированном состоянии активируется, а, значит, АДФ активирует ПДК. Пируват, НАД+ окисленный. и КоА аллостерически активируют ПДК. Активация ПДК происходит также под действием инсулина.

При отсутствии витаминов В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), пантотеновой кислоты (т.е. тех витаминов, производными которых являются коферменты ПДК) происходит остановка окислительного декарбоксилирования пирувата.

Связь окислительного декарбоксилирования пирувата с ЦПЭ.

Окислительное декарбоксилирование пирувата сопровождается образованием NADH, поставляющим электроны в дыхательную цепь и обеспечивающим синтез 3 молей АТФ на 1 моль пирувата путем окислительного фосфорилирования.

Так как отношения АТФ/АДФ и NADH/NAD+ в клетке относительно постоянны, ускорение утилизации АТФ приводит к повышению концентрации АДФ и ускорению окисления NADH в дыхательной цепи. Повышение концентрации NAD+, в свою очередь, стимулирует окислительное декарбоксилирование пирувата. Напротив, повышение концентрации АТФ и NADH снижает скорость этого процесса. Таким образом, изменения отношений АДФ/АТФ и NADH/NAD+ - важнейшие сигналы, отражающие энергетические потребности клетки и регулирующие скорость окислительного декарбоксилирования пирувата. Каталитическая активность ПДК снижается, когда в клетках имеется достаточно «топлива» в виде жирных кислот и ацетил-КоА.

60