81457

Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь между общими путями катаболизма и цепью переноса электронов и протонов

Доклад

Биология и генетика

Цикл лимонной кислоты цитратный цикл цикл Кребса цикл трикарбоновых кислот ЦТК заключительный этап катаболизма в котором углерод ацетильного остатка ацетилКоА окисляется до 2 молекул СО2. Связь между атомами углерода в ацетилКоА устойчива к окислению. В условиях организма окисление ацетильного остатка происходит в несколько этапов образующих циклический процесс из 8 реакций: Последовательность реакций цитратного цикла Образование цитрата В реакции образования цитрата углеродный атом метильной труппы ацетилКоА связывается с...

Русский

2015-02-20

319.89 KB

5 чел.

Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций и характеристика ферментов. Связь между общими путями катаболизма и цепью переноса электронов и протонов.

Цикл лимонной кислоты (цитратный цикл, цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот, ЦТК) - заключительный этап катаболизма, в котором углерод ацетильного остатка ацетил-КоА окисляется до 2 молекул СО2. Атомы водорода, освобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях, доставляются в ЦПЭ при участии NAD- и FAD-зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходят синтез воды и окислительное фосфорилирование АДФ. Связь между атомами углерода в ацетил-КоА устойчива к окислению. В условиях организма окисление ацетильного остатка происходит в несколько этапов, образующих циклический процесс из 8 реакций:

Последовательность реакций цитратного цикла

  1.  Образование цитрата

В реакции образования цитрата углеродный атом метильной труппы ацетил-КоА связывается с карбонильной группой оксалоацетата; одновременно расщепляется тиоэфирная связь и освобождается коэнзим A (ΔG0' = -37,6 кДж/моль). Равновесие реакции в клетке сильно сдвинуто вправо, о чём свидетельствует отрицательная величина стандартной свободной энергии. Реакция сопровождается потерей большого количества энергии в виде теплоты. Катализирует реакцию цитрат синтаза, фермент, локализованный в матриксе митохондрий.

  1.  Превращение цитрата в изоцитрат

Вторая реакция цитратного цикла - обратимое превращение цитрата в изоцитрат (рис. 6-24). Фермент, катализирующий эту реакцию, назван аконитазой по промежуточному продукту, цис-аконитовой кислоте, которая предположительно образуется в реакции. Однако это соединение не обнаруживается в свободном виде, так как не отделяется от активного центра фермента до завершения реакции.

  1.  Окислительное декарбоксилирование изоцитрата

Эту реакцию катализирует изоцитратдегидрогеназа. Существуют 2 формы изоцитратдегидрогеназы: одна содержит в качестве коферментa NAD+, вторая - NADP+. NAD-зависимый фермент локализован в митохондриях и участвует в ЦТК; NADP-зависимый фермент, присутствующий и в митохондриях, и в цитоплазме, играет иную метаболическую роль, В результате действия этого фермента на изоцитрат образуется α-кетоглутарат Реакция, катализируемая NAD-зависимой изоцитратдегидрогеназой, - самая медленная реакция цитратного цикла. АДФ - аллостерический активатор фермента.

  1.  Окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата

В этой реакции α-кетоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием в качестве конечных продуктов сук-цинил-КоА, СО2 и NADH + Н+. В результате этой реакции образуется сукцинил-КоА Реакцию катализирует α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, который по структуре и функциям сходен с пируватдегидрогеназным комплексом (ПДК). Подобно ПДК, он состоит из 3 ферментов: α-кетоглутаратдекарбоксилазы, дигидролипоилтранссукцинилазы и дигидролипоилдегидрогеназы. Кроме того, в этот ферментный комплекс входят 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, липоевая кислота, NAD+ и FAD. Существенное отличие этой ферментной системы от ПДК - то, что она не имеет сложного механизма регуляции, какой характерен для ПДК. В частности, в этом комплексе отсутствуют регуляторные субъединицы. Равновесие реакции окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата сильно сдвинуто в сторону образования сукцинил-КоА, и её можно считать однонаправленной.

  1.  Превращение сукцинил-КоА в сукцинат

Сукцинил-КоА - высокоэнергетическое соединение. Изменение свободной энергии гидролиза этого тиоэфира составляет ΔG0'= -35,7 кДж/моль. В митохондриях разрыв тиоэфирной связи сук-цинил-КоА сопряжён с реакцией фосфорилирования гуанозиндифосфата (ГДФ) до гуанозинтрифосфата (ГТФ).

Сукцинил-КоА → Сукцинат (ΔG0 = -10,36 кДж/моль).

Эту сопряжённую реакцию катализирует сукцинаттиокиназа. Промежуточный этап реакции - 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; эту обратимую реакцию катализирует нуклеозид-дифосфаткиназа.

ГТФ + АДФ ↔ ГДФ + АТФ.

Образование высокоэнергетической фосфо-ангидридной связи за счёт энергии субстрата (сукцинил-КоА) - пример субстратного фосфорилирования.

  1.  Дегидрирование сукцината

Образовавшийся на предьщущем этапе сукцинат превращается в фумарат под действием сукцинатдегидрогеназы. Этот фермент - флавопротеин, молекула которого содержит прочно связанный кофермент FAD. Сукцинат дегидрогеназа прочно связана с внутренней митохондриальной мембраной. Она состоит из 2 субъединиц, одна из которых связана с FAD. Кроме того, обе субъединицы содержат железо-серные центры; одна - Fe2S2, a другая - Fe4S4. В железо-серных центрах атомы железа меняют свою валентность, участвуя в транспорте электронов.

  1.  Образование малата из фумарата

Образование малата происходит при участии фермента фумаратгидратазы. Этот фермент более известен как фумараза. Фумараза - олигомерный белок, состоящий из 4 идентичных полипептидных цепей. Он расположен в матриксе митохондрий. Фумаразу относят к ферментам с абсолютной субстратной специфичностью: она катализирует гидратацию только транс-формы фумарата.

  1.  Дегидрирование малата

В заключительной стадии цитратного цикла малат дегидрируется с образованием оксалоа-цетата. Реакцию катализирует NAD-зависимая малатдегидрогеназа, содержащаяся в матриксе митохондрий. Равновесие малатдегидрогеназной реакции сильно сдвинуто влево. Тем не менее, в интактных клетках эта реакция идёт слева направо, потому что продукт реакции, оксалоацетат, активно используется в цитратсинтазной реакции. В цитозоле содержится изоформа малат-дегидрогеназы, также NAD-зависимая, но не принимающая участие в цитратном цикле. Обе изоформы малатдегидрогеназы - димеры.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20188. Совершенствование деятельности административно-хозяйственной службы АЗИМУТ Отель Санкт-Петербург 423.5 KB
  Рассмотреть теоретические аспекты процесса обслуживания номерного фонда и его особенностей; исследовать и проанализировать организацию деятельность административно-хозяйственной службы АЗИМУТ Отеля Санкт-Петербург, обосновать экономическую эффективность предложенных мероприятий...
20189. ЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ Понятие о логической функции и логическом устройстве 153 KB
  Для того чтобы подчеркнуть особенности таких функций состоящую в том что сама функция и ее аргументы могут принимать значения логического нуля и логической единицы будем эти функции называть функциями алгебры логики ФАЛ. Такое устройство является комбинационным в котором значение формируемой на выходе логической функции определяется лишь значениями ее аргументов в данный момент времени. Элементарные логические функции.
20190. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 1.58 MB
  1 используется напряжение двух уровней: высокий уровень соответствует лог. При этом на резистре R образуется напряжение той полярности при которой диоды в цепях остальных входов оказываются под действием запирающего напряжения. На резисторе R образуется напряжение близкое к наибольшему из напряжений действующих на входах. В момент подачи на вход импульса изза емкости Сэк напряжение на выходе не может возрасти скачком; оно растет по экспоненциальному закону с постоянной времени так как Rвых R стремясь к значению Uвх R R Rвых.
20191. РЕГИСТРЫ 43.5 KB
  Основная выполняемая регистром функция заключается в хранении одного многоразрядного числа. Регистр строится в виде набора триггеров каждый из которых предназначается для хранения цифр определенного разряда двоичного числа. Таким образом регистр для хранения nразрядного двоичного числа должен содержать n триггеров. Регистры могут использоваться для выполнения и некоторых других функций: сдвиг хранимого в регистре числа на определенное число разрядов влево или вправо преобразование числа из последовательной формы при которой оно...
20192. СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ. Канонические формы представления логических функций 396.5 KB
  Для начального представления функции обычно используется базис И ИЛИ НЕ независимо от того какой базис будет использоваться для построения логического устройства. Дизъюнктивной нормальной формой ДНФ называется такая форма представления функции при которой логическое выражение функции строится в виде дизъюнкции ряда членов каждый из которых является простой конъюнкцией аргументов или их инверсий. Также не является ДНФ следующая форма представления функции: Если в каждом члене ДНФ представлены все аргументы или их инверсии функции то...
20193. Природные ресурсы и их рациональное использование 60 KB
  По назначению ресурсы делятся на четыре группы: Пищевые. По исчерпаемости ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. Космические ресурсы это солнечное излучение энергия приливов и отливов и т.
20194. Основные направления охраны окружающей природной среды от промышленных выбросов 112 KB
  Классификация конструкций аппаратов для пылеулавливания Основным критерием выбора того или иного аппарата является степень очистки: где и соответственно концентрация пыли до и после работы аппарата. Степень очистки зависит от свойств пыли и параметров газопылевого потока. В процессе пылеулавливания важны следующие физикохимические характеристики пыли: Плотность пыли.
20195. Мокрые пылеулавливающие аппараты (скрубберы) 52.5 KB
  Очистка газов от газообразных загрязнений Все методы очистки газов от газообразных загрязнений делятся на три группы: Абсорбция это поглощение газа в объёме твёрдого или жидкого поглотителя чаще всего жидкости. Адсорбция это поглощение газа на поверхности твёрдого или жидкого поглотителя. Скорость переноса поглощаемого газа определяется: Свободной поверхностью абсорбента. Площадь абсорбирующей поверхности зависит: От количества орошающей жидкости на единицу объёма газа.
20196. Механические методы очистки сточных вод 1.35 MB
  При рекуперации из сточных вод извлекаются и перерабатываются ценные вещества. Механические методы очистки сточных вод Делятся на три группы: Процеживание. Рисунок вертикального отстойника: Вода подаётся в отстойник через трубу 1 затем движется вниз по кольцевому каналу который образован цилиндрическим корпусом 2 и цилиндрической перегородкой 3.