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

3 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

40259. Права, обязанности и ответственность главного бухгалтера 30.5 KB
  ПРАВА ОБЯЗАННОСТИ И ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ГЛАВНОГО БУХГАЛТЕРА совокупность норм и правил устанавливаемых для главного бухгалтера в соответствии с Законом О бухгалтерском учете . Главный бухгалтер бухгалтер при отсутствии в штате должности главного бухгалтера назначается на должность и освобождается от должности руководителем организации. Требования главного бухгалтера по документальному оформлению хозяйственных операций и представлению в бухгалтерию необходимых документов и сведений обязательны для всех работников организации.
40260. Права, обязанности и ответственность аудиторов 31.5 KB
  самостоятельно определять формы и методы аудиторской проверки исходя из требований нормативных актов РФ а также конкретных условий договора с экономическим субъектом и содержание поручения органов дознания прокурора следователя суда и арбитражного суда; 2. проверять у экономических субъектов в полном объеме документацию по финансовохозяйственной деятельности наличие денежных сумм и ценных бумаг материальных ценностей получать разъяснения по возникшим вопросам и дополнительные сведения необходимые для аудиторской проверки;...
40261. Права, обязанности и ответственность аудируемых экономических субъектов 29 KB
  К числу прав относятся следующие: 1 получать от аудиторской организации или индивидуального аудитора информацию о законодательных и нормативных актах Российской Федерации на которых основываются выводы аудиторской организации или индивидуального аудитора; 2 получать от аудиторской организации или индивидуального аудитора аудиторское заключение в срок определенный договором оказания аудиторских услуг; 3 осуществлять иные права вытекающие из существа правоотношений определенных договором оказания аудиторских услуг и не противоречащие...
40262. Правовое основа аудиторской деятельности в РФ 38.5 KB
  В Российской Федерации для регулирования аудиторской деятельности согласно закону об аудиторской деятельности создается уполномоченный федеральный орган государственного регулирования аудиторской деятельности. Функции федерального органа государственного регулирования аудиторской деятельности осуществляет уполномоченный федеральный орган исполнительной власти определяемый Правительством Российской Федерации. Во исполнение Федерального закона Об аудиторской деятельности Правительство Российской Федерации приняло постановление О вопросах...
40263. Приветствия и ответы на них 21.5 KB
  Очень часто после следует вопрос о состоянии здоровья дел: How re you = Как поживаешь Как здоровье How re you doing = Как дела How re you getting on = Как поживаешь How is it getting on = Как дела How is it going = Как дела How is everything = Как здоровье дела Ответ на подобный вопрос обычно звучит так: I'm well thnk you. I'm fine thnk you. Fine thnks при близком знакомстве = Сразу после ответа поинтересоваться состоянием здоровья дел собеседника: nd wht bout you = А у тебя nd you более разговорный...
40264. Привлечение третьих лиц 38.5 KB
  В качестве эксперта аудиторские фирмы могут использовать работу специализированной организации являющейся юридическим лицом а также могут привлекаться физические лица. При проведении аудита аудиторские фирмы могут использовать работу оценщика инженера геолога страховщика или другого эксперта. Решение об использовании работы эксперта при проведении аудита принимает аудиторская фирма исходя из характера и сложности работы обстоятельств подлежащих исследованию уровню их существенности а также их целесообразности надежности и...
40265. Принципы и требования к организации системы внутреннего контроля 40 KB
  Принцип подконтрольности каждого субъекта внутреннего контроля работающего в организации. Принцип компетентности добросовестности и честности субъектов внутреннего контроля. Принцип компетентности состоит в проявлении контролером высокого уровня знаний при контроле финансовохозяйственной деятельности а также предполагает обязательное пополнение багажа знаний через курсы повышения квалификации семинары тренинги необходимо постоянно быть в курсе всех последних изменений в законодательстве изучать опыт и новые методы контроля стремиться...
40266. Принципы формирования учетной политики 29.5 KB
  Допущение непрерывности деятельности означает что организация будет продолжать свою деятельность в обозримом будущем у нее отсутствуют намерения и необходимость ликвидации или существенного сокращения деятельности и следовательно обязательства будут погашаться в установленном порядке. Допущение временной определенности факторов хозяйственной деятельности означает что эти факты относятся к тому отчетному периоду в котором они имели место независимо от фактического времени поступления или выплаты денежных средств связанных с этими...
40267. Продовольственная безопасность страны 37.5 KB
  Вторым важнейшим показателей состояния продовольственной безопасности страны является динамика среднедушевого производства зерна. При этом практика многих стран мира свидетельствует что солидная государственная поддержка АПК способствует росту отечественного производства и обеспечению страны собственным продовольствием. Достижение продовольственной безопасности в России обусловлено достаточностью размеров земельных ресурсов сельского хозяйства и биоклиматического потенциала для производства в необходимых размерах основных продуктов питания....