Ответы на зачет / зачет все ответы
.pdf
&Итог 1 этапа:
2АТФ + 4(6)АТФ = 6(8)АТФ 2НАДН2, образовавшиеся на 1ом этапе, должны перейти в митохондрии, которая для них непроницаема, для этого существует:
•глицерофосфатный челночный механизм (4АТФ)
•аспартат-малатный челночный механизм (6АТФ)
&Глицерофосфатный челночный механизм функционирует в скелетных мышцах и мозге. В клетках печени, почек и сердца действует малат-аспартатная челночная система.
&При гликолизе ПВК восстанавливается до лактата-конечного продукта углеводного обмена. При аэробном окислении образовавшаяся ПВК подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием СО2 и ацетил-КоА.
II)Окисление ПВК до ацетил-КоА и С02(окислительное декарбоксилирование ПВК). Окисление ПВК до ацетил-КоА катализируется пируват-дегидрогеназной системой.
В состав ПДГ-системы входят 3 фермента(ПДГ, липоацетил-трансфераза, дигидролипоилдегидрогеназа) и 5 коферментов(НАД, ФАД, тиаминпирофосфат, амид липоевой кислоты и КоА).
Суммарно реакцию можно записать следующим образом:
КоА - кофермент, переносящий ацильные группы.
&Стадии окислительного декарбоксилирования ПВК:
1.катализируется ПДГ(Е1), кофермент-ТПФ. В результате происходит отщепление СО2 и из ПДГ образуется оксиэтильное производное ТПФ, или «активный ацетальдегид».
2. Оксиэтильная группа комплекса Е1-ТПФ-СНОН-СН3 переносится на амид липоевой кислоты, который в свою очередь связан с липоацетилтрансферазой (Е2). Образуется ацетил, связанный с восстановленной формой амида липоевой кислоты, и освобождается ТПФ-Е1
3.ацетил-липоат, связанный с ферментным комплексом, взаимодействует сКоА. Реакция катализируется дигидролипоилтрансферазой(Е2). Образуется ацетил-КоА, который отделяется от ферментного комплекса:
4.окисление восстановленной липоевой кислоты до ее дисульфидной формы. Реакция катализируется дигидролипоилдегидрогеназой(Е3), которая содержит ФАД, способный к восстановлению:
5.Е-ФАД-Н2 реокисляется за счет НАД. В результате реакции регенерирует окисленная форма Е3-ФАД и образуется НАД-Н2:
\
&Процесс окислительного декарбоксилирования ПВК необратим, регулируется следующим образом: когда концентрация АТФ в митохондриях велика и достаточна концентрация ацетил-КоА, образование ацетил КоА приостанавливается.
III)Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования ацетил-КоА подвергается дальнейшему окислению с образованием С02 и Н20. Это происходит в цикле трикарбоновых кислот или цикле Кребса. Этот процесс также, как и окислительное декарбоксилирование ПВК, происходит в митохондриях. К циклу Кребса сходятся практически все метаболические пути. Он состоит из 8 последовательных реакций:
&За один оборот цикла происходит полное окисление одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты(НАД и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться. Это окисление происходит в цепи дыхательных ферментов, локализованной в митохондриях. Освобождающаяся в результате окисления ацетил-КоА энергия в значительной мере запасается в макроэргических связях АТФ. Из 4 пар атомов водорода 3 переносятся через НАД на систему транспорта электронов, при этом в расчете на каждую пару в процессе сопряженного окислительного фосфорилирования в системе биоокисления образуется 3 молекулы АТФ(т.е. всего 9 молекул АТФ). Одна пара электронов попадает в систему транспорта электронов через ФАД, в результате образуется 2 молекулы АТФ. В ходе реакций ЦК синтезируется также 1 молекула ГТФ, что равносильно 1 молекуле АТФ. Итак, в процессе окисления ацетил-КоА образуется 12 молекул АТФ. Подсчитаем энергетический эффект при окислении 1 молекулы глюкозы до 13 СО2 и Н2О. Одна молекула НАД-Н2(3 АТФ) образуется при окислительном декарбоксилировании ПВК в ацетил-КоА. Так как при окислении 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы ПВК, то при окислении их до 2 молекул ацетил-КоА и последующих оборотов цикла трикарбоновых кислот синтезируется 30 молекул АТФ(т.е. окисление 1 молекулы ПВК до СО2 и Н2О дает 15 молекул АТФ. Добавим к этому 2 молекулы АТФ, образующиеся в анаэробной фазедыхания, и 6 молекул АТФ, синтезирующихся за счет окисления 2 молекул НАД-Н2, которые образуются при окислении 2 молекул глицеральдегида-3- фосфата в дегидрогеназной реакции. Итого получим, что при аэробном окислении в тканях 1 молекулы глюкозы до СО2 и Н2О синтезируется 36(38) молекул АТФ. Несомненно, что аэробное окисление глюкозы в энергитическом отношении более эффективно, чем гликолиз.
ПЕНТОЗОФОСФАТНЫИ ПУТЬ ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ.
&Расхождение путей окисления глюкозы классического и пентозофосфатного начинается со стадии образования гексозомонофосфата. Значение пентозофосфатного цикла:
1)Поставляет восстановленный НАДФНг, необходимые для синтеза жирных кислот,холестерина и т.д.
2)Поставляет пентозофосфаты для синтеза нуклеиновых кислот и многих коферментов.
1 -я стадия-окислительная.
Пентозофосфатный цикл начинается с окисления глюкозо-6-фосфата и последующего окислительного декарбоксилирования продукта ( в результате от гексозофосфата отщепляется 1-ый атом углерода).
1-я реакция: дегидрирование глюкозо-6-фосфата при участии фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и кофермента НАДФ+. Образовавшийся в ходе реакции 6-фосфоглюконо-5-лактон - соединение нестабильное и с большой скоростью гидролизуется либо спонтанно, либо с помощью фермента 6- фосфоглюконолактоназы с образованием 6-фосфоглюконовой кислоты(6- фосфоглюконат).
2-я реакция: 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется. В результате образуется Б-рибулозо-5- фосфат и 1 молекула НАДФН. Реакция катализируется 6-фосфоглюконатдегидрогеназой ( декарбоксилирующей) Под действием соответствующей эпимеразы из рибулозо-5-фосфата может образоваться ксилулозо-5-фосфат. Кроме того, рибулозо-5-фосфат под влиянием изомеразы превращается в рибозо-5-фосфат. Между этими формами пентозофосфатов устанавливается состояние подвижного равновесия. При определенных условиях пентозофосфатный путь на этом этапе может быть завершен.Однако при других условиях наступает неокислительная стадия пентозофосфатного цикла.Реакции этой стадии не связаны с использованием
кислорода и протекают в анаэробных условиях и включает неокислительные превращения пентозофосфатов с образованием глюкозо-6-фосфата.
2-я стадия:
Основными реакциями являются транскетолазная и трансальдолазная. Эти реакции катализируют превращение изомерных пентозо-5-фосфатов:
Коферментом в транскетолазной реакции является ТПФ, играющий роль промежуточного переносчика гликольальдегидной группы от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату. В результате образуется семиуглеродный моносахарид - седогептулозо-7-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат. Транскетолазная реакция в пентозном цикле встречается дважды, второй раз - при образовании фруктозо-6-фосфата и триозофосфата в результате взаимодействия второй молекулы ксилулозо-5-фосфатас эритрозо-4- фосфатом:
Фермент трансальдолаза катализирует перенос остатка диоксиацетона (но не свободного диоксиацетона) от седогептулозо-7 фосфата на глицеральдегид-3 - фосфат:
6 молекул глюкозо-6-фосфата, вступая в пентозный цикл, образуют 6 молекул рибулозо-5-фосфата и 6 молекул СО2, после чего из 6 молекул трибулозо-5- фосфата снова регенерируются 5 молекул глюкозо-6-фосфата. Это не значит, что молекула глюкозо-6-фосфата, вступающая в цикл, полностью окисляется. Все 6 молекул СО2
образуются из С-1 атомов шести молекул глюкозо-6-фосфата. Валовое уравнение пентозофосфатного цикла можно представить в следующем виде:
образовавшийся НАДН2 используется в цитозоле на восстановительные синтезы и, как правило, не участвует в окислительном фосфорилировании, протекающем в митохондриях
33-окислительное декарбоксилирование ПВК это процесс осуществляющиеся в митохондриях при помощи мультиферментного пируват
дегидрогеназного комплекса в состав которого входят 3 фермента : E1-пируватдегидрогеназа
E2-дигидролипоилтрансацилаза E3-дегидролипоилдегидрогеназа
5 коферментов: ТДФ(витамин b1) ,Амид липоевой кислоты, Коэнзим КОА, ФАД,НАД 1-E1 катализирует декарбоксилирование пирувата и перенос C2 фрагмента на ТДФ с
образованием гидроксиэтила. 2-E2 катализирует окисление гидроксиэтиловой группы и перенос C2 фрагмента на амид липоевой кислоты 3- ацетилированная транс ацилаза взаимодействует с HS - Koa с образованием восстановленной формы липаамида и ацетил-КоА 4-восстановленная форма трансацилазы дегидрируется E3 содержащей FAD 5- FADH2 в составе E3 дегедрируется при участие NAD+
В реакциях катализируемых ПДК липоевая кислота связанная в ферменте с остатками лизина функционирует как поворотный кронштейн переносящий атомы водорода и ацетильные остатки одного фермента до другого. Ацетил-КоА образовавшиеся в реакции идет в цикл Кребса Сумарная реакция :