лекции Астахова
.pdfВ результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается.
При этом, за счет дыхательного контроля, возрастает скорость поглощения O2 митохондриями и скорость работы ЦПЭ, но из-за нарушения работы АТФсинтазы коэффициент Р/О резко снижается => энергия
рассеивается в виде теплоты, что приводит к повышению t° тела человека (пирогенное действие).
Разобщители – это гидрофобные в-ва, которые легко проходят через мембрану митохондрий в обоих направлениях.
РАЗОБЩИТЕЛИ
Экзогенные |
Эндогенные |
2,4-динитрофенол, |
жирные к-ты, |
дикумарол, |
билирубин, |
стрептомицин |
белок термогенин, |
|
тиреоидные гормоны |
Некоторые эндогенные разобщители играют роль в поддержании постоянной t° тела человека.
При охлаждении стимулируется освобождение норадреналина из окончаний симпатических нервов.
В результате происходят активация липазы в жировой ткани и мобилизация жира из жировых депо.
Образующиеся свободные жирные кислоты служат не только «топливом», но и важнейшим регулятором разобщения дыхания и фосфорилирования.
Общий путь катаболизма
Впище человека практически не содержится первичных доноров водорода для ЦПЭ.
Входе переваривания пищевые макромолекулы (углеводы, жиры и белки) распадаются на мономеры, которые всасываются и поступают в клетки тканей.
Вклетках эти мономеры (моносахариды, глицерол, жирные к-ты, аминок-ты) вступают в специфические пути катаболизма и превращаются всего в 2 в-ва: пируват или ацетил-KoA.
При этом происходит значительное уменьшение разнообразия в-в.
В митохондриях клеток происходит распад пирувата до CO2 и H2O, который называется общий путь катаболизма.
2 стадии общего пути катаболизма (ОПК):
1)окислительное декарбоксилирование пирувата;
2)цикл Кребса.
I. Окислительное декарбоксилирование пирувата.
Процесс протекает в матриксе митохондрий.
В ходе процесса из пирувата образуется ацетил-KoA: Суммарное у-е процесса:
CH3 |
|
C |
|
COOH + HSKoA + NAD |
+ ПДК |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
O |
|
|
|
CH |
3 |
|
C |
|
SKoA + NADH + H+ + CO |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
_ |
ЦПЭ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P/O < 3 |
Катаболизм основных пищевых веществ:
Жиры |
Полисахариды |
Белки |
Жирные Глицерол |
Моносахариды |
Амино- |
||
кислоты |
2 |
|
3 |
кислоты |
|
||||
|
|
4 |
||
|
|
|
|
|
|
1 |
Пируват |
||
|
5 |
|||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
Ацетил-KoA
Цикл 7 Кребса
CO2 и H2O
1-5: специфические пути катаболизма; 6, 7: общий путь катаболизма
Превращение пирувата в ацетил-KoA – многостадийный процесс, который катализирует пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК), расположенный на внутренней мембране митохондрии.
Строение пируватдегидрогеназного комплекса:
В комплекс входит 3 фермента и 5 коферментов:
I фермент: Пируватдекарбоксилаза (E1).
Кофермент: тиаминдифосфат (ТДФ).
Витамин B1 (тиамин) – предшественник.
II фермент: Дигидролипоил-ацетилтрансфераза (E2).
Коферменты:
липоевая к-та (ЛК) и кофермент A (HS-KoA).
III фермент: Дигидролипоилдегидрогеназа (E3).
Коферменты: FAD и NAD+.
Коферменты ТДФ, ЛК и FAD явл-ся простетическими группами и прочно связаны с АЦ соответствующих ферментов.
HS-KoA и NAD+ присоединяются к ферментам ПДК только во время реакции.
Схема окислительного декарбоксилирования пирувата:
Превращение пирувата в ацетил-KoA происходит в 5 стадий:
1)Субстраты фермента E1 – пируват и липоевая к-та (кофермент фермента E2).
В ходе действия пируватдекарбоксилазы (E1) пируват присоединяется к ТДФ.
От пирувата отщепляется COOH-группа в виде
CO2, а оксиэтильная группа
остается связанной с ТДФ.
( CH 3 CH OH)
2)Оксиэтильный остаток, связанный с ТДФ, окисляется.
За счет этого восстанавливается S – S связь ЛК, а продукт окисления оксиэтила – ацетильный остаток переносится на дигидролипоат => образуется
ацетиллипоат.
Присоединение к липоевой к-те ацетильного остатка повышает сродство E2 к HS-KoA.
3)Фермент E2 переносит ацетильную группу на HS-KoA с образованием Ацетил-KoA и восстановленной формы ЛК (дигидролипоата).
4)При участии следующего фермента ПДК – E3 – происходит дегидрирование дигидролипоата при участии кофермента FAD (простетической группы E3).
При этом происходит регенерация окисленной формы ЛК, способной участвовать в окислении следующей молекулы пирувата.
5)Полученный FADH2 дегидрируется с помощью NAD+ и образованием NADH + H+.
|
|
|
NH2 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
N |
|
|
CH2 N |
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
O |
O |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
H3C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
|
CH2 |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
O |
|
P |
|
OH |
|||||||
|
N |
* |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
OH |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тиаминдифосфат (ТДФ)
Основной продукт реакции окислительного декарбоксилирования пирувата – Ацетил-KoA поступает в цикл Кребса.
Образующийся в ходе реакции NADH + H+ вступает в ЦПЭ и способствует синтезу 3 моль АТФ в расчете на 1 моль пирувата путём окислительного
фосфорилирования (P/O ≤ 3).
II. Цикл Кребса.
Цикл Кребса (цитратный цикл, цикл лимонной к-ты, цикл трикарбоновых к-т (ЦТК) ) – это совокупность 8 последовательных химических реакций, в ходе которых происходит распад Ацетил-KoA до 2-х молекул CO2 и образование доноров водорода для ЦПЭ (NADH + H+ и FADH2).
Реакции цикла Кребса происходят в матриксе митохондрий.
-кетоглутарат |
|
|
|
|
|
|
Сукцинил-KoA |
|
|
|
Сукцинат |
|
Фумарат |
|||||||||||||||||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
комплекс |
SKoA |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|||||||||
O |
|
C |
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
дегидрогеназный |
|
C |
|
|
|
тиокиназа |
2 |
|
|
дегидрогеназа |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
|
CH |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
CH |
|
-кетоглутарат- |
.4 |
2 |
|
|
|
|
.5Сукцинат- |
|
.6Сукцинат- |
|
||||||||||||||||||||||||
|
CH |
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
|
|
|
|
|
|
|
CH |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
CH |
|
|
|
|
|
NAD |
|
|
|
|
|
2 |
CH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
2 |
CO |
|
|
4 |
|
3 |
H |
|
COOH |
FAD |
FADH |
COOH |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|
PO |
|
|
||||||||||||||||||||||
HSKoA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HSKoA |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
H |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P/O<2 |
|
O |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NADH+H |
|
|
|
ГДФ |
|
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
2 |
CO |
|
+ |
|
|
|
|
ГТФ |
|
|
|
|
.7Фумараза |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
P/O< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Малат |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
+ |
NADH+H |
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дегидрогеназа |
|
|
|
|
|
P/O<3 |
|||||||||
|
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
||||||
.3Изоцитрат- |
+ |
NAD |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аконитаза |
||||||
Изоцитрат |
|
|
|
|
|
Аконитат |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
OH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
HC |
2б. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
CH |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
HC |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
COOH |
|
C |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||
CH |
|
|
H |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
O |
2 |
CH |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
COOH |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2а. |
|
2 |
H |
|
O |
АТФ |
|
|
|
|
|
|
|
АДФ |
дифосфаткиназа |
|
|
2 |
CH |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нуклеозид- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HC |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ЦПЭ |
|
|
дегидрогеназа |
|
|
|
|
COOH |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
+ |
NAD |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Малат- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
P/O<3 |
|
|
|
|
.8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Цитрат |
_ |
|
+ |
NADH+H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
синтаза |
2 |
|
|
|
Оксалоацетат |
||||||||||||||||||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
H |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
.1Цитрат- |
O |
|
|
COOH |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
H |
|
|
C |
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
CH |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
C |
|
HO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
C |
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
HSKoA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
CH |
|
|
|
|
Ацетил-KoA |
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
COOH |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
COOH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
C~SKoA |
CH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|