Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 18
Текст из файла (страница 18)
В пятой реакции образуется ГТФ, это реакция субстратного фосфорилирования. Последние три реакции представляет собой дегидрирование, гидратацию и новое дегидрирование субстратов.В итоге после восьми реакций цикла вновь образуется оксалоацетат.Функции ЦТК:1. Энергетическая – заключается в синтезе одной молекулы ГТФ (эквивалентна АТФ) и вгенерации атомов водорода для работы дыхательной цепи (см ниже), а именно трех молекул НАДН и одной молекулы ФАДН2;2.
Анаболическая – в ЦТК образуетсяo предшественник гема – сукцинил-SКоА,o кетокислоты, способные превращаться в аминокислоты – -кетоглутарат для глутаминовой кислоты, оксалоацетат для аспарагиновой,o лимонная кислота, используемая для синтеза жирных кислот (при определенных условиях),o оксалоацетат, используемый для синтеза глюкозы (при определенных условиях).Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий и включает 8 реакций. Он представляетсобой последовательные реакции связывания ацетила и щавелевоуксусной кислоты (оксалоацетата) с образованием лимонной кислоты, ее изомеризации и последующие реакции окисления с сопутствующим выделением СО2.
После восьми реакций цикла вновь образуется оксалоацетат.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)87Р Е Г УЛЯЦИ Я ЦТК1. Главным и основным регулятором ЦТК является оксалоацетат, а точнее его доступность. Наличие оксалоацетата вовлекает в ЦТК ацетил-SКоА и запускает процесс.Обычно в клетке имеется баланс между образованием ацетил-SКоА (из глюкозы, жирных кислот или аминокислот) и количеством оксалоацетата. Источником оксалоацетата является синтез из пирувата (анаплеротическая или пополняющая реакция), поступление изфруктовых кислот самого ЦТК (яблочной, лимонной), образование из аспарагиновой кислоты.Общие пути биологического окисления88Понимание такого способа регуляции позволяет понять причину синтеза кетоновых тели кетоацидоза при декомпенсации сахарного диабета I типа и при голодании. При указанныхнарушениях в печени активирован процесс глюконеогенеза, т.е.
образования глюкозы из оксалоацетата и других метаболитов, что влечет за собой снижение количества оксалоацетата.Одновременная активация окисления жирных кислот и накопление ацетил-SКоА запускаетрезервный путь утилизации ацетильной группы – синтез кетоновых тел. В организме при этомразвивается закисление крови (кетоацидоз) с характерной клинической картиной: слабость,Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)biokhimija.ru89головная боль, сонливость, снижение мышечного тонуса, температуры тела и артериальногодавления.2.
Также некоторые ферменты ЦТК являются чувствительными к аллостерической регуляции метаболитами.ИнгибиторыАктиваторыАТФ, НАДН,ацил-SКоА, цитратЦитратсинтазаИзоцитрат-дегидрогеназаАТФ, НАДН-Кетоглутарат-дегидрогеназаАМФ, АДФСукцинил-SКоА,АТФ, НАДНО К И С Л И Т Е Л Ь Н О Е Ф О С Ф О Р И Л И Р О В АН И ЕОкислительное фосфорилирование – основная часть биологического окисления или тканевого дыхания, т.е. процессов, идущих в организме с участием кислорода.КР АТ К АЯХ АР АКТ ЕР ИСТ ИК АОкислительное фосфорилирование – это многоэтапный процесс, происходящий во внутренней мембране митохондрий и заключающийся в окислении восстановленных эквивалентов(НАДН и ФАДН2) и сопровождающийся синтезом АТФ.Впервые механизм окислительного фосфорилирования был предложен Питером Митчеллом в 1961г. Согласно этой гипотезе перенос электронов, происходящий на внутреннеймитохондриальной мембране, вызывает выкачивание ионов Н+ из матрикса митохондрий вмежмембранное пространство.
Это создает градиент концентрации ионов Н+ между цитозолем и замкнутым внутримитохондриальным пространством. Ионы водорода в норме способнывозвращаться в матрикс митохондрий только одним способом – через специальный фермент,образующий АТФ – АТФ-синтазу.Внутренняя митохондриальная мембрана содержит ряд мультиферментных комплексов,включающих множество ферментов.
Эти ферменты называют дыхательными ферментами, апоследовательность их расположения в мембране – дыхательной цепью.ПРИНЦ ИПР АБ О Т Ы Д Ы Х АТ Е Л Ь НО Й Ц Е П ИВ целом работа дыхательной цепи заключается в следующем:1. Образующиеся в реакциях катаболизма НАДН и ФАДН2 передают атомы водорода (т.е.протоны водорода и электроны) на ферменты дыхательной цепи.2. Электроны движутся по дыхательной цепи и теряют энергию.3.
Эта энергия используется на выкачивание протонов Н+ из матрикса в межмембранное пространство.4. В конце дыхательной цепи электроны попадают на кислород и восстанавливают его доводы.5. Протоны Н+ стремятся обратно в матрикс и проходят через АТФ-синтазу.6. При этом они теряют энергию, которая используется для синтеза АТФ.Общие пути биологического окисленияФЕРМЕ НТ НЫЕ90КО МПЛЕК С Ы ДЫХ АТ ЕЛЬ НО Й ЦЕП ИВсего цепь переноса электронов включает в себя около 40 разнообразных белков.
Всеони организованы в 4 больших мембраносвязанных мульферментных комплекса.IК ОМП ЛЕ К С ,НАДН-K O Q- ОК С И Д ОРЕ Д УК ТА З АI комплекс носит общее название НАДН-дегидрогеназа, содержит ФМН, белковые молекулы, из них 6 железосерных белков.Функция1. Принимает электроны от НАДН и передает их на коэнзим Q (убихинон).2. Переносит 4 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.Железосерные белки (FeS-белки) – это белки содержащие атомы железа, связанныес атомами серы. Атомы железа соединены с атомами серы и с серой остатков цистеина, образуя железо-серный центр.IIК ОМП ЛЕ К СII комплекс – как таковой не существует, его выделение условно, он включает в себяФАД-зависимые ферменты, расположенные на внутренней мембране – например, ацилSКоА-дегидрогеназа (окисление жирных кислот), сукцинатдегидрогеназа (цикл трикарбоновых кислот), митохондриальная глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа (челночный механизм переноса атомов водорода).Функция1.
Восстановление ФАД в окислительно-восстановительных реакциях.2. Обеспечение передачи электронов от ФАДН2 на железосерные белки внутренней мембранымитохондрий. Далее эти электроны попадают на коэнзим Q.Тимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)biokhimija.ruIIIК ОМП ЛЕ К С .К О Q- ЦИ ТОХ Р ОМС–91ОК С ИД ОР Е Д УК ТА ЗАIII комплекс – комплекс цитохромов b-c1, кроме цитохромов в нем имеются 2 железосерных белка.Функция1. Принимает электроны от коэнзима Q и передает их на цитохром с.2. Переносит 2 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.IVК ОМП ЛЕ К С , ЦИ ТОХР ОМ С–К И С ЛОР ОД - ОК С И Д ОР ЕД УК ТА ЗАIV комплекс – цитохромы аа3 или цитохромоксидаза, содержит 2 иона меди.Функция1. Принимает электроны от цитохрома с и передает их на кислород с образованием воды.2.
Переносит 4 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.VК ОМП ЛЕ К СV комплекс – это фермент АТФ-синтаза, состоящий из множества белковых цепей, подразделенных на две большие группы: Одна группа формирует субъединицу Fо (произноситсясо звуком "о", а не "ноль" т.к олигомицин-чувствительная) – ее функция каналообразующая,по ней выкачанные наружу протоны водорода устремляются в матрикс.
Другая группа образует субъединицу F1 – ее функция каталитическая, именно она, используя энергию протонов,синтезирует АТФ.Для синтеза 1 молекулы АТФ необходимо прохождение приблизительно 3-х ионов Н+,еще один протон требуется для переноса через мембрану неорганического фосфата, АТФ иАДФ. Таким образом, для получения АТФ из АДФ в целом требуется 4 иона H+.Р АБОТ АК О М П Л Е К С О В Д Ы Х АТ Е Л Ь НО Й Ц Е П ИНа основании вышеизложенного построена схема окислительного фосфорилирования:1.
Ферменты дыхательной цепи расположены в строго определенной последовательности: каждый последующий белок обладает большим сродством к электронам, чем предыдущий (он более электроположителен, т.е. обладает более положительным окислительно-восстановительным потенциалом).
Это обеспечивает однонаправленное движение электронов.Способность окислительно-восстановительной пары обратимо отдавать электронвыражают окислительно-восстановительным потенциалом Е0'. В биохимии принято пользоваться понятием восстановительный потенциал. Чем более отрицательной величиной выражается восстановительный потенциал системы, тем вышеее способность отдавать электроны. При сравнении восстановительного потенциала пары НАДН / НАД = -0,32 В и пары Н2О / 1/2О2 = +0,82 В видно, что электроныбудут переходить к воде.
В действительности между названными донором и акцептором электронов имеется много промежуточных соединений.2. Все атомы водорода, отщепленные дегидрогеназами от субстратов в аэробных условиях, достигают внутренней мембраны митохондрий в составе НАДН или ФАДН2.3. Здесь атомы водорода (от НАДН и ФАДН2) передают свои электроны в дыхательнуюферментативную цепь, по которой электроны движутся (50-200 шт/сек) к своему конечномуакцептору – кислороду. В результате образуется вода.4. Поступающие в дыхательную цепь электроны богаты свободной энергией. По мереих продвижения по цепи они теряют энергию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
