2 курс / Биохимия / Общий путь катаболизма 1

ПВК и ацетил-КоА распадаются в общих путях метаболизма - окислительное декарбоксилирование ПВК и цикл Кребса

Первый этап

Происходит в кишечнике (переваривание пищи) или в лизосомах (самообновление клеток) при расщеплении уже ненужных или лишних молекул. При этом освобождается около 1% энергии, заключенной в молекуле. Она рассеивается в виде тепла.

Второй этап

Вещества, образованные при внутриклеточном гидролизе или проникающие в клетку из крови, на втором этапе обычно превращаются

●в пировиноградную кислоту (моносахариды в гликолизе),

●в ацетил-SKoA, в пируват и другие кетокислоты (в катаболизме аминокислот),

●в ацетил-SКоА (при β-окислении жирных кислот).

Локализация второго этапа – цитозоль и митохондрии. На этом этапе выделяется около 30% энергии, заключенной в молекуле, и при этом запасается около 13% от всей энергии вещества (или примерно 43% от выделенной на этом этапе энергии).

Третий этап

Все реакции этого этапа идут в митохондриях

Ацетил-SКоА (и кетокислоты) включается в реакции цикла трикарбоновых кислот, где углероды веществ окисляются до углекислого газа. Выделенные атомы водорода соединяются с НАД и ФАД, восстанавливают их и после этого НАДН и ФАДН2 переносят водород в цепь ферментов дыхательной цепи, расположенную на внутренней мембране митохондрий. Сюда же отдают свои атомы водорода молекулы НАДН и ФАДН2, образованные на втором этапе (гликолиз, окисление жирных кислот и аминокислот). В третьем этапе выделяется до 70% всей энергии вещества. Из этого количества усваивается почти две трети (66%), что составляет около 46% от общей. Таким образом, из 100% энергии окисляемой молекулы клетка запасает больше половины – 59%.

2. Окислительное декарбоксилирование пирувата. Строение пируватдегидрогеназного комплекса.

Пр-т в матриксе митохондрий

Осуществляется при участии специального белка переносчика по механизму симпорта с Н+

Суммарное уравнение -

Реакция необратима

5. Последовательность реакций цикла трикарбоновых кислот. Реакции дегидрирования. Субстратное фосфорилировани

I.Образование цитрата

-углеродный атом метильной группы ацетил-КоА связывается с карбонильной группой оксалоацетата

-одновременно расщепляется тиоэфирная связь и высвобождается коэнзим А

-большая потеря энергии в виде теплоты

-фермент - цитратсинтаза (в матриксе митохондрий)

II.Превращение цитрата в изоцитрат

-фермент - изоцитратдегидрогеназа (2 формы - одна содержит в кач-ве кофермента НАД+, другая - НАДФ+)

-НАД-зависимый фермент в митохондриях, уч-т в цикле Кребса

-в р-те образуется -кетоглутарат

-самая медленная реакция

III.Окислительное декарбоксилирование -кетоглутарата

-конечные продукты: сукцинил-КоА, СО2, НАДН + Н+

-фермент - -кетоглутаратдегидрогеназный комплекс (похож на ПДК): из 3-х ферментов: -кетоглутараткарбоксилаза, дигидролипоилтранссукцинилаза, дигидролипоилдегидрогеназа; 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, липоевая кислота, НАД+ и ФАД; Отличие от ПДК - нет сложного механизма регуляции

IV. Превращение сукцинил-КоА в сукцинат

-разрыв тиоэфирной связи сукцинил-КоА сопряжен с реакцией фосфорилирования ГДФ до ГТФ

-фермент - сукцинаттиокиназа

-промежуточный этап - фосфорилирование молекулы фермента по одному из гистидиновых остатков активного центра, затем остаток фосфорной кислоты присоединяется к ГДФ с образованием ГТФ

-с ГТФ концевая фосфатная группа может переноситься на АДФ с образованием АТФ, фермент - нуклеозидфосфаткиназа

-образование высокоэнергетической фосфоангидридной связи за счет энергии субстрата - пример субстратного фосфорилизования.

V.Дегидрирование сукцината

-сукцинат превращается в фумарат под действием фермента сукцинатдегидрогеназы

-сукцинатдегидрогеназа - флавопротеин, содержит ФАД

-сукцинатдегидрогеназа прочно связана с митохондриальной мембраной, состоит из 2-х субъединиц, одна содержит ФАД, обе содержат железо-серные центры. В этих центрах атомы железа меняют свою валентность, участвуя в транспорте электронов.

VI. Образование малата из фумарата

-фермент - фумаратгидратаза (фумараза)

-фумараза - олигомерный белок из 4-х идентичных полипептидный цепей, в матриксе митохондрий. Фермент с абсолютной специфичностью (только транс-формы фумарата)

VII. Дегидрирование малата

-образуется оксалоацетат

-фермент - НАД-зависимая малатдегидрогеназа (в матриксе митохондрий)

8. Роль коферментных форм витаминов В1, В2, В3, В5 в общих путях катаболизма.

1) Пируват- и 2-оксоглутаратдегидрогеназные комплексы: В1 - необходим для синтеза ТПФ; липоевая кислота (витаминоподобное вещество); пантотеновая кислота - необходима для синтеза HS-КоА; В2 - необходим для синтеза ФАД; РР - необходим для синтеза НАД.

2)Биотин катализирует реакцию карбоксилирования пирувата с образованием оксалоацетата.

3)В6 необходим для синтеза пиридоксальфосфата, являющегося кофактором аспартат- и аланинаминотрансфераз, катализирующих превращение аспарата в оксалоацетат и аланина в пируват, соответственно. Перечисленные выше витамины должны составлять

основу сбалансированных поливитаминных препаратов.

Бонус: то, что понадобится на контрольной

Обмен веществ (метаболизм) - совокупность химических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Значение:

три специализированные функции:

1.Энергетическая – снабжение клетки химической энергией,

2.Пластическая – синтез макромолекул как строительных блоков,

3.Специфическая – синтез и распад биомолекул, необходимых для выполнения специфических клеточных функций.

Воснове лежат катаболизм и анаболизм

Взаимосвязь

Энергия, высвобождаемая в реакциях катаболизма, запасается в виде связей, называемых макроэргическими. Основной и универсальной молекулой, которая запасает энергию и при необходимости отдает ее, является АТФ.

Классификация макроэргов