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

78848. Научная рациональность и ее типы 29 KB
  Научная рациональность и ее типы Основными свойствами научной рациональности являются: объектная предметность эмпирическая или теоретическая однозначность доказанность проверяемость способность к улучшению. Наука это прежде всего специфическая форма культуры порождающая особую агрессивную форму рациональности развивающуюся в сложном историческом социокультурном контексте. Анализ научной рациональности и научного знания является комплексным междисциплинарным исследованием предусматривающим синтез различных видов и форм знаний. ...
78849. Научное, ненаучное, псевдонаучное знание 30.5 KB
  Научное ненаучное псевдонаучное знание. Научное знание система знаний о законах природы общества мышления. Научное знание составляет основу научной картины мира и отражает законы его развития. Научное знание: является результатом постижения действительности и когнитивной основой человеческой деятельности; социально обусловлено; и обладает различной степенью достоверности.
78850. Метатеоретический уровень научного знания 26.5 KB
  мета за после это теория о теории: объектом научного анализа для метатеории выступает сама теория. Метатеоретический подход не просто реорганизует научное знание является не только способом научного анализа теории но производит в ней сдвиги содержательного порядка порождает новое знание. Рефлексия является своеобразным способом развития самого содержания знания одним из важных путей разработки теории Дело в том что плодотворен сам по себе выход за пределы теории отстраненный взгляд на нее. На основе метатеории в процессе...
78852. Философские основания науки 27 KB
  Философские основания науки Предисловие: Философское основание науки представляет особой один из элементов философии науки направление в философии изучающее научную деятельность ее особенности и характеристики; ее цель устанавливать правильность научных суждений и теорий и объяснять место и роль науки в современной культуре наряду с теоретическим и эмпирическим знанием. Философские основания науки. Философские основания науки. Функции функция философского обоснования: Любая новая идея для того чтобы стать либо частью картины мира...
78853. Структура эмпирического знания. Проблема факта 28.5 KB
  Проблема факта Эмпирические факты образуют базис на который опираются научные теории. Факты фиксируются в языке науки в высказываниях типа: более половины опрошенных в городе недовольны экологией городской среды и т. Вернадский: эмпирические факты хлеб науки. Проблема факта: Эмпирические факты содержат не только информацию об изучаемых явлениях но и как правило включают ошибки наблюдателя и т.
78854. Структура теоретического знания 29 KB
  Теоретический уровень научного познания как и эмпирический имеет ряд подуровней среди которых можно выделить следующие по степени общности: а аксиомы теоретические законы; б частные теоретические законы описывающие структуру свойства и поведение идеализированных объектов; в частные единичные высказывания утверждающие нечто о конкретных во времени и пространстве состояниях свойствах и отношениях некоторых идеализированных объектов 2 вида научных законов: 1Универсальные и частные законы. Универсальными принято называть законы...
78855. Функции научной теории 14.81 KB
  Функции научной теории. Объяснение и предсказание окружающих нас вещей и явлений представляет собой важнейшую функцию науки в целом и научной теории в частности. Основные функций теории можно отнести следующие. Методологическая функция на базе теории формулируются многообразные методы способы и приемы исследовательской деятельности.
78856. Методы научного познания и их классификация 41.5 KB
  Методы научного познания и их классификация Метод систематизированная совокупность шагов действий кые необходимо предпринять чтобы решить определенную задачу или достичь определенной цели. Методы эмпирического познания Методы теоретического познания. Моделирование от лат образец мира метод при ком исследуемый объект оригинал замещается другим модель специально созданным для его изучения. Рефлексия основной метод метатеоретического познания в науке познание обращенное ученым на самого себя.