2 курс / Биохимия / Катабализм

АДФ + Фн

Схема «Строение Пируватдегидрогеназного комплекса и этапы превращения пирувата»

Е1 Е2 Е3

Е1 – Пируватдекарбоксилаза, кофермент - тиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.

Е2 – Дигидролипоилацетилтрансфераза, кофермент - липоевая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.

Е3 - Дигидролипоилдегидрогеназа, кофермент – ФАД, катализирует 4-ю и 5-ю реакции.

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

Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата (катализируется пируватдекарбоксилазой, Е1), окислению полученного гидроксиэтила до ацетила и переносу ацетила на коэнзим А (катализируется дигидролипоилацетилтрансферазой, Е2). Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоилдегидрогеназой, Е3). При этом образуется НАДН2.

Составитель Е.П. Покровская

Схема «Реакции ЦТК»

ЦТК – это циклический процесс, который протекает в матриксе митохондрий, состоит из 8-ми ферментативных реакций, в результате которых ацетил-SКоА превращается в оксалоацетат.

За один цикл происходит:

1.Сгорание 2-х углеродной молекулы Ацетил-КоА с выделением 2-х молекул СО2;

2.Выделение 4 (2Н+) в составе 3НАДН2 и 1ФАДН2, которые поступают в митохондриальную ц.п.э. с выделением АТФ путем окислительного фосфорилирования (в расчете на 1 молекулу НАДН2=3АТФ, ФАДН2=2АТФ).

3.Выделение 1 АТФ путем субстратного фосфорилирования.

Составитель Е.П. Покровская

Функции ЦТК

1. Энергетическая

генерация атомов водорода для работы дыхательной цепи, а именно трех молекул НАДН2 и одной молекулы ФАДН2. Так как одна молекула НАДН2 в дыхательной цепи дает 3 АТФ, то в сумме получается 9АТФ. Каждая молекула ФАДН2 дает 2 АТФ.

синтез одной молекулы ГТФ (эквивалентна АТФ).

Общий энергетический баланс ЦТК составляет = 12 АТФ: из них 11 – окислительным фосфорилированием (из восстановленных коферментов НАДН2 и ФАДН2) и 1 молекула – субстратным фосфорилированием – на уровне активной янтарной кислоты.

2. Катаболическая. В цикле окисляются

аминокислоты – превращаются в α-кетоглутарат (глу, глн), оксалоацетат (асп, асн, гис), сукцинил-SКоА (вал, тре, мет, иле) и др.

жирные кислоты – окисляются до ацетил-SКоА,

глюкоза – в аэробном процессе окисляется до ПВК, а затем до ацетил-SКоА. 3. Анаболическая. В ЦТК образуются

аминокислоты – α-кетоглутарат для глутаминовой кислоты, оксалоацетат для аспарагиновой,

Регуляция ЦТК

1.Регуляция доступностью витаминов и микроэлементов. Для непрерывного функционирования

ЦТК необходимы витамины: В1 (декарбоксилирование кетоглутарата), В2 (окисление сукцината

и кетоглутарата), РР (окисление кетоглутарата, изоцитрата и малата), В3 (образование активной янтарной кислоты); ионы Mn2+ (или Mg2+) (изоцитратдегидрогеназа), Fe2+ (сукцинатдегидрогеназа); кислород, так как стимулирует работу ц.п.э, в которую поступают восстановленные коферменты (НАДН2 и ФАДН2).

2.По принципу отрицательной обратной связи (ретроингибирование). При избытке продуктов реакций (АТФ, НАДН2) цикл тормозится, поскольку ингибируются аллостерические ферменты:

Составитель Е.П. Покровская

3.Гормональная регуляция. Инсулин, глюкокортикоиды и адреналин активируют ЦТК. Глюкагон, напротив, подавляет ЦТК, и стимулирует синтез глюкозы.

4.Регуляция доступностью оксалоацетата. Важным регулятором ЦТК является оксалоацетат, а точнее его доступность. Наличие оксалоацетата вовлекает в ЦТК ацетил-SКоА и запускает процесс. Источником оксалоацетата являются: ПВК, аспартат, фруктовые кислоты самого цикла.

Анаплеротические (пополняющие) реакции.

1.Важная анаплеротическая реакция (в печени и почках) – это ферментативное

карбоксилирование пирувата за счет СО2 с образованием оксалоацетата; катализирует эту обратимую реакцию фермент пuруваmкарбоксuлаза. В миокарде и в мышцах протекают другие анаплеротические реакции. Одна из таких реакций катализируется фосфоенолпируваткарбоксикиназой.

2.Аминокислоты также могут быть источниками метаболитов ЦТК:

-асп, асн → оксалоацетат.

-ала, сер, гли, цис, три → пируват (ПВК) → оксалоацетат.

-мет, тре, вал, иле, продукты распада жирных кислот с нечетным числом атомов углерода → пропионил–КоА → сукцинил-КоА (во всех тканях, кроме печени и мышц, где отсутствует пируваткарбоксилаза)- основная анаплеротическая реакция.

-глн, арг, про, гис → глутамат → α-кетоглутарат (во многих тканях, кроме печени и мышц под действием глутаматдегидрогеназы)

-фен, тир → фумарат (в печени).

Схема «Анаплеротические реакции (красные стрелки) и анаболические реакции (синие стрелки)»