- •Введение
- •Катаболизм (распад) основных пищевых веществ - углеводов, жиров, белков (аминокислот).
- •Связь окислительного декарбоксилирования пирувата с процессом окислительного фосфорилирования
- •Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса
- •Цикл лимонной кислоты
- •Реакции цикла трикарбоновых кислот
- •Зависимость цикла трикарбоновых кислот от недостатка кислорода
- •Регуляция общего пути катаболизма
- •Механизмы регуляции цитратного цикла
- •Анаболические функции цикла лимонной кислоты
- •Связь между общим путем катаболизма и цепью переноса электронов и протонов.
- •Макроэргические соединения
- •Дегидрирование субстратов и окисление водорода (образование воды) как источник энергии для синтеза атф
- •Митохондриальная цепь переноса электронов
- •Компоненты дыхательной цепи
- •Переносчики электронов
- •Система цитохромов дыхательной цепи, убихинол-дегидрогеназа (цитохром с редуктаза). Цитохром с оксидаза.
- •Структурная организация дыхательной цепи
- •Трансмембранный электрохимический потенциал как промежуточная форма энергии при окислительном фосфорилировании
- •Структурная организация цепи переноса электронов
- •Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль).
Реакции цикла трикарбоновых кислот
Реакция образования цитрата (лимонной кислоты). Эта реакция представляет собой альдольную конденсацию с последующим гидролизом, катализирует цит- рат-синтаза. При расщеплении тиоэфирной связи освобождается коэнзим А и вы деляется значительная тепловая энергия. Равновесие в реакции сильно сдвинуто вправо.
Превращение цитрата в изоцитрат. Изомеризация цитрата осуществляется пу тем дегидратации с последующей гидратацией. В результате происходит взаимо перемещение Н и ОН. Фермент назван аконитазой, поскольку промежуточное со-
е динение цис-аконитат не покидает активный центр фермента. 3. Реакция окислительного декарбоксилирования изоцитрата катализируется изо-цитрат-дегидрогеназой и ведет к образованию а-оксоглутарата (а-кетоглутарата). НАД+ в реакции играет роль второго субстрата захватывая пару высокоэнерге-тичных электронов и в форме НАДН вовлекает их в процесс окислительного фосфорилирования. Самая медленная реакция цикла. Аллостерически активируется АДФ.
Реакция катализируется а-оксоглутарат дегидрогеназным комплексом (мульти-ферментный комплекс), который структурно и функционально сходен с пируват дегидрогеназным комплексом. Механизм этой реакции сходен с механизмом превращения пирувата в ацетил-КоА. В состав комплекса также входят 5 кофермен-тов : тиаминдифосфат (ТДФ), липоевая кислота, ФАД, НАД* и КоА. а-Оксоглутарат дегидрогеназный комплекс отличается от пируват дегидрогеназ-ного комплекса тем, что в нем отсутствует сложная система регуляции активности. Равновесие реакции сильно сдвинуто вправо, в сторону образования сукци-нил~КоА. Биохимическое значение реакции состоит в удалении карбоксильной группы (—СОО") поскольку атом углерода в ней почти полностью окислен, и извлечь из неё электроны высокой энергии невозможно. Из неё можно извлечь всего 2е".
В этой реакции для синтеза ГТФ используется энергия молекулы сукцинил-КоА. Энергия разрыва тиоэфирной связи в молекуле сукцинил-КоА на 9% превышает ту энергию, которая необходима для фосфорилирования ГДФ с образованием ГТФ. Поэтому реакция легко обратима. Однако равновесие процесса сдвинуто вправо, поскольку ГТФ далее входит в реакцию переноса своей фосфатной группы на АДФ с образованием АТФ, который расходуется в клеточных процессах.
ГТФ + АДФ «-> ГДФ + АТФ Эту реакцию катализирует нуклеозидфосфаткиназа. На этом заканчивается первая стадия цикла трикарбоновых кислот.
Фермент сукцинат-дегидрогеназа, действующий в 6 реакции - флавопротеин, содержащий ковалентно присоединенный ФАД в своем активном центре. В отли чие от других ферментов цикла трикарбоновых кислот сукцинат-дегидрогеназа прочно закреплена во внутренней митохондриальной мембране. Фермент состоит из двух субъединиц, одна из которых содержит ФАД. В состав двух субъединиц включены железо-серные центры. В одной субъединице в форме - Fe2S2, а в дру гой в форме - Fe4S4. Оба железо-серных центра сопряжены с компонентами дыха тельной цепи и участвуют в транспорте электронов.
Реакцию гидратации катализирует фермент фумарат-гидратаза (фумараза), ло кализованный в матриксе митохондрий. Особенностью реакции является абсо лютная субстратная специфичность этого фермента. Фермент катализирует гид ратацию только транс-формы фумарата.
Заключительную реакцию цикла трикарбоновых кислот катализирует НАД- зависимая малат-дегидрогеназа, локализованная в митохондриальном матриксе. Особенность реакции состоит в том, что в ней равновесие сильно сдвинуто влево. Поскольку оксалоацетат, синтезируемый в этой реакции постоянно расходуется на образование цитрата (цитрат-синтазная реакция), то в интактных клетках рав новесие в этой реакции сдвинуто вправо.