Энергетический обмен. ЦТКБиологическая химия. Лекция 4

Зав.кафедрой, к.мед.н., доц. Шатова Ольга Петровна

Донецк, 2015

Метаболизм

Катаболизм

Анаболизм

Локализацияосновного путикатаболизма и

образования энергии

это реакции синтеза

это реакции распада

Локализация:матрикс - ОДП и ЦТК

внутренняя мембрана - ЦПЭ

Превращение пирувата в ацетил-КоАОкислительное декарбоксилирование пирувата

Пируватдегидрогеназный (ПДГ) комплекс включает 3 фермента: •Пируватдекарбоксилазу/ДГ •Дигидролипоилтрансацетилазу•Дигидролипоилдегидрогеназу

5 коферментов:ТПФ (В1 тиамин)НS-КоА (В3 пантотеновая к-та)ФАД (В2, рибофлавин)НАД (В5, РР, никотинамид)Липоевая кислота (N)

Модель ПДГ

В ПДГ входят два регуляторных белка: протеинкиназа и фосфопротеинфосфатаза

Окислительное декарбоксилирование пирувата включает несколько стадий:

І пируватдекарбоксилазная реакция. С-1 пирувата уходит в виде СО2, а С-2 прикрепляется к ТПФ в виде гидроксиэтильной группы (—СНОН—СН3). Наиболее медленная стадия. Фермент – пируватдегидрогеназа (Е1).ІІ Гидроксиэтильная группа окисляется до карбоновой кислотыс(ацетата). Два электрона, освобождаемых при этой реакции, идут на восстановление связи —S—S— липоильной группы Е2 до двух тиольных (—SH) групп.ІІІ Ацетильный остаток, образующийся в ходе окислительно-восстановительной реакции на ІІ стадии, сначала связывается тиоэфирной связью с липоильной —SH-группой, а затем переносится на КоА с образованием ацетил-КоА. Фермент для ІІ и ІІІ дигидролипоилтрансацетилаза (Е2).ІV , V катализируются дигидролиполилдегидрогеназой (Е3). В ходе этих двух последних реакций восстановленный липоиллизин снова возвращается в окисленную форму. Электроны, изначально принадлежавшие гидроксиэтильной группе, при этом переносятся с липоиллизина сначала на ФАД с образованием ФАДH2, а потом на НАД+ с образованием НАДH + H+.

Образование оксалоацетатаКарбоксилирование пирувата

Биотин – витамин Н, В7

Антивитамином биотина является белок яиц птиц – авидин (avis – лат. птица).

Таким образом, для следующего этапа общего пути катаболизма – ЦТК, требуется ацетил-КоА и оксалоацетат

Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК)

Цикл КребсаЦитратный цикл

Цикл лимонной кислоты

http://www.xumuk.ru/biologhim/151.html

ЦТКРеакция синтеза

Регуляторная реакция !Активаторы: АДФИнгибиторы: АТФ, НАДН, ацетил-КоА, сукцинил-КоА

Фермент располагается в митохондриальном матриксе эукариот, однако кодируется ядерным геномом. Синтез осуществляется на рибосомах цитоплазмы, а затем синтаза цитрата транспортируется в матрикс митохондрии.

Реакция синтеза цитратаКак используется данная реакция в химической промышленности?

Цитрат синтезируется microorganism Aspergillus niger. Каждый год около о,5 млн тонн цитрата производит цитрат синтазная реакция.

Пищевая добавка

ЦТКРеакции дегидратации-гидратации

Железо-серный кластер (4Fe-4S) в активном центре фермента аконитазы

В норме образует хелаты с атомом кислорода гидроксильной группы и двумя

атомами кислорода карбоксильных групп цитрата

Аконитаза – мишень для фторцитрата

Фторцитрат синтезируется из фторацетата, который содержится в растениях (не поражает растения ). Потребляя растения, млекопитающие превращают фторацетат во фторцитрат (летальный синтез).

Aconitum (Аконит) произошло от греческого греч. 

Aconae — «скала, утёс». Город Акония.

«борец-корень» 

Атом фтора образует хелат с ионом железа. Высокий электроотрицательный заряд фтора способствует его сильному взаимодейсгвию с железом , что приводит к ингибированию фермента.

ЦТКРеакция окисления = дегидрирования

Регуляторная реакция !Активаторы: АДФИнгибиторы: АТФ, НАДН

ЦТКРеакция окисления = дегидрирования

Регуляторная реакция !Активаторы: АМФИнгибиторы: сукцинил-КоА, НАДН

ЦТКТрансферазная реакция

Реакция субстратного фосфорилирования!

ЦТК Реакция окисления = дегидрирования

ЦТК Реакция гидратации

ЦТК Реакция окисления = дегидрирования

Таким образом, ЦТК

Начинается с: ацетил-КоА, оксалоацетет

Заканчивается : 3НАДН, 1ФАДН2, оксалоацетат, 2СО2, 1АТФ

ГТФ + АДФ = ГДФ + АТФ

Субстратное фосфорилирование

Функции ЦТК

1. Общий путь катаболизма

2. Донор водорода для цепи переноса электронов

3. Анаплеротическая функция: сочетание катаболизма и анаболизма (некоторые интермедиаты цикла используются в реакциях синтеза аминокислот, глюкозы, гема, жирных кислот и т.д.)

4. Энергетическая (реакция субстратного фосфорилирования!)

НАД-зависимые субстраты ЦТК:изоцитратальфа-кетоглутаратмалат

ФАД-зависимые субстраты ЦТК:сукцинат

Н - С - ОН

С Н2

СН2

НАД-зависимые дегидрогеназы

ФАД-зависимые дегидрогеназы

Перенос водорода от субстратов на О2 происходит с помощью компонентов

дыхательной цепи (цепи переноса электронов)

Локализация: внутренняя мембрана митохондрий

Природа компонентов: комплексы белков / ферментовФерменты: дегидрогеназы, оксидазыФункция: в сопряжении с окислительным фосфорилированием образование макроэргических связей; образование эндогенной воды; теплопродукция