Цикл трикарбоновых кислот - Биология - Скачать бесплатно
Министерство образования и науки РФ
ГОУ ВПО Башкирский государственный университет
Кафедра биохимии
Курсовая работа на тему:
Цикл трикарбоновых кислот
Введение
Цикл лимонной кислоты (цикл трикарбоновых кислот, цикл Кребса).
Цикл лимонной кислоты представляет собой серию
реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых осуществляется
катаболизм ацетильных групп и высвобождение
водородных эквивалентов; при
окислении последних поставляется свободная энергия топливных
ресурсов тканей. Ацетильные группы находятся в составе ацетил-КоА (активного
ацетата), тиоэфира кофермента А.
Главная функция цикла лимонной кислоты состоит в том,
что он является общим конечным путем окисления углеводов, белков и
жиров, поскольку в ходе метаболизма глюкоза, жирные
кислоты и аминокислоты превращаются либо в
ацетил-СоА, либо в промежуточные соединения цикла. Цикл
лимонной кислоты играет также главную роль в
процессах глюконеогенеза, переаминирования, дезаминирования и
липогенеза, Хотя ряд этих процессов протекает во многих тканях,
печень - единственный орган, в котором идут
все перечисленные процессы. Поэтому серьезные последствия вызывает
повреждение большого числа клеток печени или замещение их
соединительной тканью. О жизненно важной роли цикла
лимонной кислоты свидетельствует и тот факт, что
у человека почти не известны генетические изменения ферментов,
катализирующих реакции цикла, так как наличие
таких нарушений несовместимо с
нормальным
развитием.
1.История открытия ЦТК.
«Меня часто спрашивали, как возникло и развивалось
исследование цикла трикар¬боновых кислот. Была ли эта концепция
ре¬зультатом внезапного вдохновения и пред¬видения ?» «Ничего
подобного,- отвечает Ганс Кребс,-это был очень медленный эволюционный процесс,
разви¬вавшийся в течение пяти лет начиная с 1932 г. (когда я включился в эту
работу)...» Кребс вначале изучал скорость окисления различных соединений,
используя срезы по¬чек и печени. Он выбирал вещества, предста¬влявшие
собою возможные промежуточные продукты при окислении пищевых веществ. Кребс
предполагал, что такие вещества бу¬дут быстро окисляться, а следовательно, их
легко будет идентифицировать. Были полу¬чены важные данные: цитрат, сукцинат,
фу¬марат и ацетат очень быстро окислялись в различных тканях.
Существенный вклад в изучение этой про¬блемы внес Альберт Сент-Дьёрдьи
в 1935 г. Он исследовал окис¬ление различных веществ, используя суспен¬зии
измельченной грудной мышцы голубя. Эта очень активная летательная мышца обладает
исключительно высокой ско¬ростью окислительных процессов, что уско¬ряло
ход эксперимента. Сент-Дьёрдьи обна¬ружил, что добавление некоторых
С4-дикарбоновых кислот повышало потре¬бление 02 в гораздо большей степени, чем
это требовалось для их прямого окисления. Иными словами, они каталитически (а не
стехиометрически) увеличивали потребле¬ние 02. Такая каталитическая стимуляция
дыхания наблюдалась в присутствии сукцината, фумарата и малата.
Следующим шагом вперед явилась рас¬шифровка биологического пути окисления
цитрата Карлом Мартиусом и Францем Кноопом (Carl Martius, Franz Knoop) в 1937 г.
Они показали, что цитрат изомеризуется в изоцитрат через оаконитат и что изоцитрат
подвергается окислительному декарбоксилированию в а-оксоглутарат. Воз¬можность
окисления ос-оксоглутара i a в сукцинат тогда уже была известна, и, та¬ким
образом, это открытие позволило уста¬новить путь от цитрата до сукцината. Оно
подоспело в нужный момент, так как теперь Кребс смог объяснить свое недавнее
наблю¬дение, что цитрат каталитически усиливает дыхание измельченной грудной
мышцы го¬лубя.
точное место многие экспериментальные факты-такие, например, как
каталитиче¬ское усиление дыхания сукцинатом и други¬ми промежуточными
подуктами. Примеча¬тельно, что цикл трикарбоновых кислот-не единственный и не
первый метаболический цикл, раскрытый Кребсом. Шестью годами ранее он показал, что
мочевина превращает¬ся по циклическому метаболическому пути, названному
орнитиновым циклом (гл. 18). Таким образом, концепция циклического метаболического
пути уже была полностью осознана Кребсом, когда он анализировал данные и определял
ход экспериментов, ко¬торые привели к предложенному им циклу трикарбоновых
кислот.
2.Общая характеристика ЦТК
Общее уравнение одного оборота цикла Кребса:
Ацетил-КоА → 2CO2 + КоА + 8e−
Цикл Кребса — это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих
кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме. Кроме
значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая
функция, то есть это важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе
других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности
клетки соединения как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.
У эукариотов все реакции цикла Кребса протекают внутри митохондрий, причём
катализирующие их ферменты, кроме одного, находятся в свободном состоянии в
митохондриальном матриксе, исключение составляет сукцинатдегидрогеназа, которая
локализуется на внутренней митохондриальной мембране, встраиваясь в липидный
бислой. У прокариотов реакции цикла протекают в цитоплазме.
Субстрат Фермент Тип реакции Реагенты/
Коферменты Продукты/
Коферменты
I. Оксалоацетат
1. Цитрат-синтаза
Конденсация
II. Цитрат
2. Аконитаза
Дегидратация
H2O
II. цис-Аконитат
2. Аконитаза Гидратация
H2O
III. Изоцитрат
3. Изоцитратдегидрогеназа
Окисление
НАД+
НАД H + H+
III. Оксалосукцинат
3. Изоцитратдегидрогеназа
Декарбоксилирование
IV. α-Кетоглутарат
4. α-Кетоглутарат
дегидрогеназа
Окислительное
декарбоксилирование НАД+ +
HS-КоA
НАД H + H+
+ CO2
V. Сукцинил-КоА
5. Сукцинил-КоА-синтетаза
Гидролиз
ГДФ
+ Фн
ГТФ +
HS-КоА
VI. Сукцинат
7. Сукцинатдегидрогеназа
Окисление ФАД
ФАД H2
VII. Фумарат
6. Фумараза
Гидратация
H2O
VIII. L-Малат
7. Малатдегидрогеназа
Окисление НАД+ НАД H + H+
Четырех¬углеродное соединение (оксалоацетат) кон¬денсируется с
двухуглеродным ацетильным компонентом с образованием шестиуглеродной трикарбоновой
кислоты (цитрата). Далее изомер цитрата подвергается окис¬лительному
декарбоксилированию. Обра¬зующееся при этом пятиуглеродное сое¬динение
(ос-оксоглутарат) в результате окислительного декарбоксилирования
пре¬вращается в четырехуглеродное соедине¬ние (сукцинат). Дальнейшие
превращения сукцината приводят к регенерированию оксалоацетата. Два атома углерода
включаются в цикл в виде ацетильного ком¬понента, а два атома углерода
покида¬ют цикл в виде двух молекул С02. По¬скольку ацетильная группа
восстановлена в большей степени, чем С02, то в цик¬ле трикарбоновых кислот
должны иметь место окислительно-восстановительные ре¬акции. Действительно,
насчитываются че¬тыре такие реакции. Три гидрид-иона (т.е. шесть электронов)
переносятся на три мо¬лекулы NAD+, а одна пара атомов во¬дорода (два
электрона) переносится на мо¬лекулу флавинадениндинуклеотида (FAD). При
окислении этих переносчиков элект¬ронов за счет 02 в цепи переноса
элект¬ронов образуется одиннадцать молекул аденозинтрифосфата (АТР). Кроме
того, одна высокоэнергетическая фосфатная связь генерируется при каждом обороте
самого цикла трикарбоновых кислот.
3. Катаболическая роль ЦТК
Цикл начинается
со взаимодействия молекулы
ацетил-СоА с щавелевоуксусной кислотой
(оксалоацетатом), в результате которого
образуется шестиуглеродная трикарбоновая кислота,
называемая лимонной. Далее следует серия реакций, в ходе которых
происходит высвобождение двух молекул С02
и регенерация оксалоацетата.
Поскольку количество оксалоацетата, необходимое для превращения
большого числа ацетильных единиц
в С02, весьма невелико, можно считать,
что оксалоацетат выполняет каталитическую роль.
Цикл лимонной кислоты является механизмом,
обеспечивающим улавливание большей части свободной
энергии, освобождаемой в процессе окисления
углеводов, липидов и белков. В процессе окисления
ацетил-СоА благодаря активности ряда
специфических дегидрогеназ происходит
образование восстановительных эквивалентов в форме водорода или
электронов. Последние поступают в
дыхательную цепь; при
функционировании этой цепи происходит окислительное фосфорилирование,
то есть синтезируется АТФ.
Ферменты цикла лимонной кислоты
локализованы в митохондриальном матриксе, где они
находятся либо в свободном состоянии, либо на внутренней
поверхности внутренней митохондриальной мембраны;
в последнем случае
облегчается перенос
восстановительных эквивалентов
на ферменты дыхательной
цепи, локализованные во
внутренней митохондриальной мембране.
4.Образование ацетилкофермента А из пирувата
Образование ацетилкофермента А нз пирувата-это подготовительная фаза цикла.
Окислительное декарбоксилирование пиру¬вата с образованием ацетил-СоА,
проте¬кающее в митохондриальном матриксе, слу¬жит связующим звеном между
гликолизом и циклом трикарбоновых кислот:
Пируват + СоА + NAD+ -*
-* Ацетил-СоА + С02 + NADH.
Это необратимое включение продукта
гликолиза в цикл трикарбоновых кислот
катализируется пируват-дегидрогеназным
комплексом, представляющим собою очень
большой мультиферментный комплекс — высокоинтегрированную систему трех
видов ферментов.
Сначала протекает реакция между ПВК и связанным с пируватдегидрогеназой ТДФ,
которая катализируется ферментом пируватдегидрогеназой. Происходит
декарбоксилирование, образуются α-гидроксиэтил-ТДФ и СО2. гидроксиэтильная
группа еще связана на поверхности фермента, но уже реаигрует с дисульфидной формой
ЛК, присоединенного ко второму ферментативному белку системы
–липоат-ацетилтрансферазе. Протекает окислительно-восстановительная реакция,
дисульфидные связи липоевой кислоты восстанавительная реакция, дисульфидные связи
липоевой кислоты восстанавливаются до двух SH-групп, одна из них образует эфир с
ацетилом, возникшим в результате окисления гидроксиэтильной группы. Ацетильная
группа переносится к SH-группе КоА с образованием ацетил-КоА.
Ацетил-КоА отделяется от поверхности фермента, оставляя восстановленный ЛК(SH)2.
окисление восстановительного амида липоевой кислоты протекает при участии третьего
фермента системы-липоамид-дегидрогеназы, которая содержит кофермент ФАД, способный
к восстанавлению. ФАДН2 окисляется присутствующим в срезе НАД+. На этом весь
процесс завершается, все коферменты оказываются в своем исходном состоянии,
пригодном для следующего цикла. Пируватдегидрогеназная система в животных клетках
обладает молекулярной массой около
9*106 . в её состав входит 30 молекул пируватдегидрогеназы, 60
молекул липоат-ацетилтрансферазы и 10 молекул липоамид-дегидрогеназы.
5. Реакции и ферменты цикла трикарбоновых кислот
Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования ПВК ацетил-КоА
вступает в цикл трикарбоновых кислот. Он конденсируется с молекулой
щавелевоуксусной кислоты (ЩУК, или оксалоацетат), в результате чего образуется
лимонная кислота. Реакция катализируется ферментом цитрат-синтазой,
найденным у животных, микроорганизмов и у различных растений.
Лимонная кислота превращается в цис-аконитовую, а затем-в изолимонную. Эти
реакции катализируются одним и тем же ферментом-аконит-гидратазой. Далее
изолимонная кислота дегидрируется и декарбоксилируется под действием
изоцитратдегидрогеназы с образованием СО2 и α-кетоглутаровой кислоты.
Коферментом митохондриальной изоцитратдегидрогенакислоты служит НАД+,
фермент нуждается в ионах Mg2+ или Mn2+ , аллостерически активируется под
действием АДФ. Активность фермента сильно ингибируют АТФ и НАДН, последний за счет
конкуренции с НАД+. Благодаря этому при любых метаболических условиях, вызывающих
повышение концентрации АДФ в клетке, автоматически увеличивается скорость всего
ЦТК, так как обычно именно эта реакция лимитирует процесс в целом. Наоборот,
увеличение концентрации АТФ и накопление НАДН приводит к выключению
изоцитратдегидрогеназы, замедлению реакций цикла.
Следующая реакция-окислительное декарбоксилирование α-кетоглутаровой
кислоты до янтарной кислоты. Суммарное уравнение реакции таково:
СООН
|
СН2
α-Кетоглутаратдегидрогеназная
|
-------------------
СН2
+ НАД+ + Н2 О + ГДФ +
ФН --------------------
|
система
С=О
|
СООН
α-Кетоглутаровая кислота
СООН
|
СН2
|
+ НАДН + Н+ + СО2 +ГТФ
СН2
|
СООН
Янтарная кислота
Это сложная многоступенчатая реакция, имеющая сходство с реакцией окисления ПВК.
Механизм обеих реакция практически одинаков: и в той, и в другой участвуют в
качестве кофакторов тиаминдифосфат, ЛК, КоА, НАД+ и ФАД.
Α-Кетоглутаратдегидрогеназная система напоминает по своей структуре и
свойствам пируватдегидрогеназную системы. Первая стадия окислительного
декарбоксилирования α-кетоглутаровой кислоты включает в себя окисление и
декарбоксилирование:
Α-Кетоглутаровая кислота + НАД+ + КоА Сукцинил
~
~ КоА + СО2 + НАДН + Н+
Конечный продукт этой реакции-сукцинил-КоА-представляет собой
высокоэнергетический тиоэфир, у которого в образовании сложноэфирной связи
участвует одна из СООН-групп янтарной кислоты (сукицната). На следующем этапе
сукцинил-КоА утрачивает свою КоА-группу, освобождающаяся энергия запасается в
фосфатной связи ГТФ:
Сукцинил~КоА+Фн+ГДФ Янтарная кислота + ГТФ+КоА-SH
Реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтетазой и относится к
реакциям субстратного фосфолирования: энергия окисления, которая была накоплена в
сукцинил-КоА, переносится на ГТФ. ГТФ может отдавать свою концевую фосфорильную
группу АДФ, в результате чего образуется АТФ: ГТФ+АДФ
ГДФ+АТФ.
Эту реакцию катализирует нуклеозид-дифосфат-киназа.
В дальнейшем происходит окисление янтарной кислоты до фумаровой. Оно
катализируется ферментом сукцинатдегидрогеназой-флавопротеином, в молекуле
которого с белком ковалентно связан ФАД, действующий в этой реакции как акцептор
водорода. В отличие от других ферментов ЦТК, находящихся в матриксе
митохондрий, сукцинатдегидрогеназа-белок внутренней мембраны митохондрий. Через
сукцинатдегидрогеназу электроны и протоны от ФАДН2 непосредственно входят в
дыхательную цепь.
В следующей реакции, протекающей в матриксе, осуществляется обратимая гидратация
фумаровой кислоты с участием фермента фумаратгидратазы, образуется L-яблочная
кислота (L-малат). В последней реакции ЦТК НАД-зависимая малатдегидрогеназа
катализирует окисление L-яблочной кислоты в ЩУК, которая вступает в новый цикл
реакций.
6. Стехиометрия цикла трикарбоновых кислот
Суммарная реакция цикла трикарбоновых кислот имеет следующий вид:
Ацетил-СоА + 3NAD + + FAD + + GDP + Pj + Н20 -* 2С02 + 3NADH + + FADH2 + GTP + 2Н
+ СоА.
Такая стехиометрия цикла трикарбоновых кислот обусловлена следующими
реакциями.
1. Два атома углерода включаются в цикл при конденсации ацетильного
ком¬понента (из ацетил-СОА) с оксалоацета-том. Два углеродных атома покидают
цикл в форме С02 в ходе последующих реакций декарбоксилирования,
катализи¬руемых изоцитрат-дегидрогеназой и ос-ок-соглутарат-дегидрогеназой.
Как будет вкратце обсуждаться ниже, атомы углеро¬да, покидающие цикл, отличны
от тех, ко¬торые в него включились.
2. Четыре пары атомов водорода поки¬дают цикл в ходе четырех
окислительных реакций. Две молекулы NAD+ восстанав¬ливаются в реакциях
окислительного кар-боксилирования изоцитрата и ос-оксоглута-рата, одна молекула
FAD восстанавливает¬ся при окислении сукцината и одна моле¬кула NAD +
восстанавливается при окисле¬нии малата.
3. Одна высокоэнергетическая фосфат¬ная связь (в форме GTP или АТР)
генери¬руется из богатой энергией тиоэфирной связи сукцинил-СоА.
4. Потребляются две молекулы воды; одна в синтезе цитрата при гидролизе
ци-трил-СоА, вторая-при гидратации фума¬рата.
Заглядывая вперед, скажем, что NADH и FADH2, образующиеся в цикле
трикарбо¬новых кислот, окисляются в цепи переноса электронов (гл, 14).
Генерирование АТР происходит при транспорте электронов от этих переносчиков на 02,
их конечный ак¬цептор. На каждую молекулу NADH в ми¬тохондрии образуются
три молекулы АТР, на каждую молекулу FADH2-n,Be моле¬кулы АТР. Отметим, что
только одна вы¬сокоэнергетическая фосфатная связь в рас¬чете на один
ацетильный остаток образует¬ся непосредственно в цикле трикарбоновых кислот.
Одиннадцать фосфатных связей, более богатых энергией, генерируются при окислении
трех молекул NADH и одной молекулы FADH2 в цепи переноса элек¬тронов.
Молекулярный кислород непосредствен¬но не участвует в цикле
трикарбоновых кислот, Однако цикл функционирует лишь в аэробных условиях,
поскольку NAD+
7. Энергетика ЦТК
В результате окисления, катализируемого дегидрогеназами
ЦТК, на каждую катаболизируемую за период одного цикла молекулу
ацетил-СоА образуются три молекулы НАДН и одна молекула
ФАДН2. Эти восстановительные эквиваленты передаются в
дыхательную цепь, локализованную в митохондриальной мембране.
При прохождении по цепи
восстановительные
эквиваленты НАДН
генерируют три
высокоэнергетические фосфатные связи
посредством образования АТФ из АДФ в процессе окислительного
фосфорилирования. За счет ФАДН2 генерируется только
две высокоэнергетические фосфатные связи,
поскольку ФАДН2 переносит восстановительные эквиваленты на кофермент
Q и, следовательно, в
обход первого участка
цепи окислительного фосфорилирования в дыхательной цепи.
Еще один высокоэнергетический фосфат генерируется на одном
из участков цикла лимонной кислоты, то
есть на субстратном уровне, при превращении сукцинил-СоА в сукцинат.
Таким образом, за
период каждого
цикла образуется
12 новых высокоэнергетических фосфатных связей.
8. Регуляция цикла трикарбоновых кислот
Скорость функционирования цикла трикар¬боновых кислот точно пригнана к
потребно-сти клеток в АТР. Важной регуляторной ре¬акцией цикла является синтез
цитрата из оксалоацетата и ацетил-СоА, АТР-алло-стерический ингибитор
цитрат-синтазы. Его действие заключается в повышении Км для ацетил-СоА, Таким
образом, с увеличением содержания АТР снижается насыщение фер¬мента ацетил-СоА
и в результате умень¬шается образование цитрата.
Вторая регуляторная реакция-это реак¬ция, катализируемая
изоцитрат-дегидроге-назой. Фермент аллостерически стимули¬руется ADP, который
повышает его срод¬ство к субстратам. Между связыванием изоцитрата, NAD+, Mg2+
и ADP суще¬ствует взаимная кооперативность. В отли¬чие от этого NADH
ингибирует изоцитрат -дегидрогеназу путем прямого вытеснения NAD+.
Третьей регуляторной реакцией цикла трикарбоновых кислот является реакция,
катализируемая а-оксоглутарат—дегидро-геназой. Регуляция на этом этапе в
неко¬торых отношениях подобна регуляции на уровне пируват-дегидрогеназного
комплек¬са, как и можно было ожидать, исходя из их структурной гомологии.
а-Оксоглутарат -дегидрогеназа ингибируется сукцинил-СоА и NADH, т.е. продуктами
катализируемой ею реакции. Она ингибируется также высо¬ким энергетическим
зарядом. Коротко гово¬ря, поступление двухуглеродных фрагмен¬тов в цикл
трикарбоновых кислот и скорость цикла снижаются при высоком содержании АТР в
клетке. Эта регуляция достигается участием ряда комплементарных механиз¬мов на
различных стадиях цикла
В цикле лимонной кислоты выполняют
специфические функции четыре водорастворимых витамина группы В.
Рибофлавин входит в состав ФАД, который является
кофактором альфакетоглутаратдегидрогеназного
комплекса и сукцинатдегидрогеназы. Ниацин
входит в состав НАД, который является
коферментом трех
дегидрогеназ цикла:
изоцитратдегидрогеназы,
альфакетоглуторатдегидрогеназы
и
малатдегидрогеназы. Тиамин (витамин В1) входит
в состав тиаминдифосфата, который является коферментом
альфакетоглутаратдегидрогеназы. Пантотеновая кислота
входит в состав кофермента А, который является
кофактором, связывающим активные ацильные остатки.
Рис. 4. Регуляция цикла трикарбо-новых кислот и окислительно¬го
декарбоксилирования пиру-вата: звездочкой в квадрате указаны стадии, на которых
требуется акцептор электро¬нов (NAD+ или FAD), реге¬нерируемый в
дыхательной цепи.
9. Цикл трикарбоновых кислот -источник предшественников для процессов
биосинтеза
До сих пор, обсуждая цикл трикарбоновых кислот, он рассматривался как основной
путь расщепления, обеспечивающий генери¬рование AT Р. Однако цикл
трикарбоновых кислот выполняет и другую роль: он поста¬вляет промежуточные
продукты для про¬цессов биосинтеза. Например, большинство углеродных атомов в
порфи-ринах происходит из сукцинил-СоА. Многие аминокислоты происходят из
а-оксоглута-рата и оксалоацетата. Биосинтез этих со¬единений мы рассмотрим в
последующих главах. Здесь же необходимо отметить тот важный момент, что
потребление промежу¬точных продуктов цикла трикарбоновых кислот для целей
биосинтеза обязательно должно сопровождаться их пополнением. Предположим,
например, что оксалоацетат превращается в аминокислоты, исполь¬зуемые для
биосинтеза белка. Если при этом не будет происходить синтеза оксалоацета¬та de
novo, то функционирование цикла три¬карбоновых кислот прекратится, поскольку
ацетил-СоА может включиться в цикл толь¬ко после конденсации с оксалоацетатом.
Как происходит пополнение оксалоацетата? Млекопитающие лишены ферментативного
механизма, обеспечивающего превращение аце гил-СоА в оксалоацетат или другой
про¬межуточный продукт цикла трикарбоновых кислот. Оксалоацетат у них
образуется путем карбоксилирования пирувата,
ката¬лизируемого
пируват-карбоксилазой (разд. 15.15).
Пируват + С02 + АТР + Н20 ^ ^ Оксалоацетат + ADP + Р, + 2Н + .
Карбоксилирование пирувата является при¬мером анаплеротической реакции (от
греч- «пополнять»).
Рис. 5. Роль цикла трикарбоновых кислот в процессах биосинте¬за.
Промежуточные продукты, выводимые из цикла в резуль¬тате их использования на
нужды биосинтеза (показано стрелками), воспол¬няются образоваоием
оксалоацетата из пирувата.
Заключение.
Цикл трикарбоновых кислот представляет собою конечный общий путь для окисления
топливных молекул. Он служит также ис¬точником строительных блоков для
процес¬сов биосинтеза. Большинство топливных молекул вступают в цикл в виде
ацетил-СоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата, приводящее к образованию
аце-тил-СоА, является связующим звеном ме¬жду гликолизом и циклом
трикарбоновых кислот. Эта реакция и все реакции цикла протекают в митохондриях в
отличие от гликолиза, который происходит в цитозоле. Цикл начинается с конденсации
оксалоаце¬тата (С4) и ацетил-СоА (С2) с образованием цитрата (С6), который
изомеризуется в изоцитрат (С6). Окислительное декарбок¬силирование изоцитрата
дает &=оксоглута= рат (С5). Вторая молекула С02 выделяется в следующей
реакции, в которой а-оксоглу¬тарат подвергается окислительному
декар-боксилированию в сукцинид-СоА (С4). Тиоэфирная связь сукцинил-СоА в
присут-ствии Р{ расщепляется с образованием сук¬цината и одновременным
генерированием высокоэнергетической фосфатной связи в форме GTP или АТР. Сукцинат
окисляет¬ся в фумарат (С4), который затем гидрати-руется в малат (С4).
Наконец, малат окис¬ляется, приводя к регенерированию окса¬лоацетата (С4).
Таким образом, два атома углерода поступают в цикл в виде ацетил-СоА и два атома
углерода покидают цикл в виде С02 при последовательных реакциях
декарбоксилирования,
катализируемых изоцитрат-дегидрогеназой и ot-оксоглута-рат—дегидрогеназой. В
четырех окисли¬тельно-восстановительных реакциях цикла три пары электронов
переносятся на NAD + и одна пара-на FAD. Эти восстановленные переносчики
электронов окисляются затем в цепи переноса электронов, что сопрово¬ждается
генерированием одиннадцати мо¬лекул АТР. Кроме того, одна
высокоэнерге¬тическая фосфатная связь образуется непос¬редственно в цикле
трикарбоновых кислот. Следовательно, на каждый двухуглеродный фрагмент, который
полностью окисляется до Н20 и С02, происходит генерирование двенадцати
высокоэнергетических фос¬фатных связей.
Цикл трикарбоновых кислот функциони¬рует только в аэробных условиях,
поскольку для него необходимо поступление NAD + и FAD. Эти переносчики электронов
регене¬рируют при переносе электронов NADH и
FADH2 на 02 по электрон-транспортной це¬пи, сопровождающемся одновременным
образованием АТР. Следовательно, ско¬рость цикла трикарбоновых кислот зависит
от потребности в АТР. Важное значение в этом отношении имеет также регуляция трех
ферментов цикла. Высокий энергетиче¬ский заряд понижает активность
цитрат-синтазы, изоцитрат-дегидрогеназы и ot-ок-соглутарат—дегидрогеназы.
Еще один важный регуляторный пункт-необратимое образование ацетил-СоА из пирувата.
Ак¬тивность пируват-дегидрогеназного ком¬плекса контролируется путем 1)
ингибиро-вания продуктами реакции, 2) регуляции нуклеотидами по принципу обратной
связи и 3) ковалентной модификации. Эти меха¬низмы дополняют друг друга в
снижении скорости образования ацетил-СоА при вы¬соком энергетическом заряде
клетки.
Список использованной литературы
1. «Основы биохимии», А.А. Анисимов, А.Н. Леонтьева,
И.Ф.Александрова, М.С.Каманина, Л.М.Бронштейн, 1986
2. «Биологическая химия», Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина,2003
3. «Биохимия», Березин, Коровкин
4. «Основы биохимии», Ленинджер А.
5. «Основы биохимии», Филиппович
6. www.allbest.ru
7. www.Блоги@mail.ru, биохимия
8. «Биохимия» Мардашев
9. «Биохимический справочник», Кучеренко, Виноградова,
Литвиненко
10. «Биохимия и молекулярная биология», Фролов и др.(Самарский
гос. Университет)
11. www.Kursovye-online.ru
12. www.5ka.ru
13. www.xumuk.ru
14. www.himikat.ru
15. «Биоорганическая химия», Овчинников
16. «Биохимия» в 3 томах, Страйер. Т.2
17. www.iqlib.ru
18. www.book-ua.org
19. www.nehudlit.ru
20. «Современная биохимия в схемах», Новикова О.
|
