2. Аэробное окисление углеводов, схема процесса. Образование пировиноградной кислоты из глюкозы, последовательность реакций. Челночные механизмы транспорта водорода.
Три этапа аэробного распада углеводов: 1) гликолиз до ПВК, при этом образуется 8 АТФ 2) окислительное декарбоксилирование ПВК, при этом образуется 6 АТФ 3) АцКоА запускает ЦТК, в итоге образуется 24 АТФ, т.о. на одну молекулу глюкозы приходится 38 молекул АТФ.
Митохондриальная мембрана не проницаема для Н, он транспортируется через челночные механизмы – глицеролфосфатный челночный механизм, Маолат-аспартатная челночная система.
Гликоген распадается в печени и в мышцах,
1.глю → 2ПВК +2АТФ+НАДН (анаэробный процесс,10 р-ий)
2.2ПВК + 1/2О2 → СН3-С(О)-SКоА+2НАДН
3. СН3-С(О)-SКоА В ЦТК, либо +Н2О → СО2 + 4Н2
Челночные механизмы: существуют так называемые челночные механизмы, с помощью которых электроны, отщепляемые от НАДН при его окислении в цитоплазме, могут проникать внутрь митохондрий и поступать в дыхательную цепь.
1)малатаспартатный: под действием цитоплазмат. Малат-ДГ НАДН окисляется оксалацетатом, кот при этом вос-ся до малата. Малат проникает внутрь митохондрий. Здесь в матриксе митохондрии происходит обратная реакция под действием малат-ДГ и образованный в результате ее оксалацетат снова переходит с помощью механизма активного переноса через мембраны митохондрий в цитоплазму.
2)глицерофосфатный: с помощью фермента глицеро-ф-ДГ, коФ кот явл НАДН, продукт гликолиза диоксиацетон-ф восстанавливается в глицеро-ф. Глицерофосфат свободно проникает через мембраны митохондрий, захватив с собой электроны от НАДН, который превратился в НАД. Здесь под действием внутрнмитохондриальной глицеро-ф-ДГ, кот отличается от глицеро-ф-ДГ цитоплазмы, происходит обратная реакция превращения глицеро-ф в диоксиацетон-ф. Глицеро-ф-ДГ митохондрий в качестве кофермента использует не НАД+, а флавиновую группировку. Образовавшийся диоксиацетон-ф проникает через мембраны митохондрий обратно в цитоплазму, и цикл окисления цитоплазматической НАДН таким образом замыкается. Флавиновая глицеро-ф-ДГ а передает полученные в результате окисления глицеро-ф электроны на КоФ О дыхательной цепи. Т.о. в процессе их переноса на молекулярный кислород происходит не три, а два акта фосфорилирования. Глицерофосфатный челночный механизм является односторонним в том смысле, что он обеспечивает перенос электронов только внутрь митохондрий.
3. Регуляция активности ферментов. Аллостерические механизмы, ограниченный протеолиз, химическая модификация ферментов. Биологическая роль регуляции активности ферментов
Виды регуляции:
1)Быстрая (срочная) – регуляция уже готового Б-Ф и происходит в течение неск.сек
2)Медленная – осуществляется на уровне генома. В ней участвуют стероидные гормоны и тироксин, которые проникают внутрь клетки и влияют на синтез транскрипции (мин, часы, дни)
Виды срочной регуляции:
1)частичный протеолиз – пепсиноген превращается в пепсин в присутствии НСl,
пепсин действует на пепсиноген и снова превращает его в активную форму – аутокатализ.
2)ковалентная модификация – присоединение к Ф АТФ приводит к его фосфорилированию и Ф становится активным.
3)ретроингибирование – конечные продукты тормозят активность первого Ф синтеза. Гемм гемоглобина, синтезированный путем 12 р-ий. Гемм специфически тормозит 1 Ф своего синтеза – синтетазу-А-аминоливуленовой к-ты
4)ацетилирование, 5)метилирование.
Виды медленной регуляции:
1) Аллостерический - контроль активности фермента реализуется путем изменения конформации белковой молекулы, индуцируемого связыванием метаболита-регулятора в особом (аллостерическом) центре, пространственно удаленном от активного центра. Изменение конформации молекулы фермента влечет за собой изменение каталитических характеристик активного центра. Метаболит-регулятор, модифицирующий активность фермента подобным образом, называют аллостерическим эффектором.
2) Диссоциативный
3) Адсорбционный
4) Регуляция ковалентным связыванием
5) Регуляция ограниченным протеолизом - некоторые ферменты, функционирующие вне клеток (в ЖКТ или в плазме крови), синтезируются в виде неактивных предшественников и активируются только в результате гидролиза одной или нескольких определённых пептидных связей, что приводит к отщеплению части белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части белковой молекулы происходит конформационная перестройка и формируется активный центр фермента.
Протеинкиназы катализируют фосфорилирование белков по гидроксильным группам серина, треонина и тирозина. Если фосфорилируемые белки это тоже ферменты, то их активность в результате фосфорилирования в одних случаях уменьшается, в других — увеличивается. Например, в клетках жировой ткани есть липаза, существующая в двух формах — фосфопротеина и простого белка.
Регуляция ферментов.
Эти формы могут превращаться друг в друга. Фосфопротеин образуется в результате действия протеинкиназы и может вновь превращаться в простой белок при действии фосфопротеинфосфатазы — фермента, гидролитически отщепляющего фосфорную кислоту от фосфопротеинов Фосфорилированная липаза обладает значительно более высокой активностью, чем нефосфорилированная. Протеинкиназы — это группа ферментов, различающихся специфичностью: разные протеинкиназы фосфорилируют разные белки. То же можно сказать и о проте-инфосфатазах. Такой механизм регулирует активность очень многих ферментов.Одним из важных примеров такой регуляции является регуляция протеинкиназы А. Протеинкиназа А в активной форме представляет собой белок, построенный из одной пептидной цепи (субъединица С, каталитическая). В клетке имеется другой белок (субъединица R, регуляторная), способный соединяться с белком С, причем образуется тетрамерный комплекс R2C2. Этот комплекс не обладает ферментативной активностью: субъединица R выступает в роли белка-модулятора — ингибирует фермент (субъединицу С). Активация фермента происходит при участии цик-лоаденозинмонофосфата (З'^'-цикло-АМФ, или цАМФ).На поверхности субъединицы R есть два центра связывания цАМФ; после присоединения цАМФ изменяется конформация белка, при этом сродство субъединиц R к субъединицам С уменьшается, и происходит диссоциация комплекса с образованием двух молекул активной протеинкиназы А (рис. 2.29). Этот процесс обратимый, его направление зависит от концентрации цАМФ в клетке: повышение концентрации ведет к активации протеинкиназы,