Цикл лимонной кислоты. . Связь общих путей катаболизма с цепью переноса электронов и протонов. Аллостерические механизмы регуляции цитратного цикла.
Цикл трикарбоновых кислот
Цикл протекает в матриксе митохондрий и представляет собой восемь последовательных реакций.
В первой реакции связываются ацетил и оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота) с образованием цитрата (лимонной кислоты), далее происходит изомеризация лимонной кислоты до изоцитрата и две реакции окисления с сопутствующим выделением СО2 и восстановлением НАД.
В пятой реакции образуется ГТФ, это реакция субстратного фосфорилирования.
Последние три реакции составляют так называемый мотив, т.е. набор однотипных преобразований некой молекулы. В данном случае мотив представляет собой окисление, гидратацию и новое окисление, и используется для введения кетогруппы в структуру сукцината.
В итоге после восьми реакций цикла вновь образуется оксалоацетат.
Указанный мотив (ФАД-зависимое окисление, гидратация и НАД-зависимое окисление) также присутствует в реакциях β-окисления жирных кислот. В обратной последовательности (восстановление, дегидратация и восстановление) этот мотив наблюдается в реакциях синтеза жирных кислот.
Основная роль ЦТК заключается в
·генерации атомов водорода для работы дыхательной цепи, а именно трех молекул НАДН и одной молекулы ФАДН2.
Кроме этого, в ЦТК образуется
·одна молекула ГТФ, которая равнозначна АТФ,
·сукцинил-SКоА, участвующий в синтезе гема,
·кетокислоты, являющиеся аналогами аминокислот – α-кетоглутарат для глутаминовой кислоты, оксалоацетат для аспарагиновой.
|
|
|
Регуляция цикла трикарбоновых кислот
Главным и основным регулятором ЦТК является оксалоацетат, а точнее его доступность. Наличие оксалоацетата вовлекает в ЦТК ацетил-SКоА и запускает процесс.
Обычно в клетке имеется баланс между образованием ацетил-SКоА (из глюкозы, жирных кислот или аминокислот) и количеством оксалоацетата. Источником оксалоацетата являетсяглюкоза (синтез из пирувата в анаплеротической реакции), поступление из фруктовых кислотсамого цикла (яблочной, лимонной), образование из аспарагиновой кислоты в результатетрансаминирования.
Примером существенной роли оксалоацетата служит активация синтеза кетоновых тел икетоацидоз плазмы крови при недостаточном количестве оксалоацетата в печени. Такое состояние наблюдается при инсулинзависимом сахарном диабете, при голодании, алкогольном отравлении или длительной физической нагрузке.
· 
Катаболизм глюкозы. Анаэробный и аэробный распад глюкозы.
Гликолиз - это серия реакций, в результате которых глюкоза распадается на две молекулы пирувата (аэробный гликолиз) или две молекулы лактата (анаэробный гликолиз). Все десять реакций гликолиза протекают в цитозоле и характерны для всех органов и тканей. Аэробный распад глюкозы включает реакции аэробного гликолиза и последующее окисление пирувата в реакциях катаболизма.
|
|
|
Таким образом, аэробный распад глюкозы - это предельное ее окисление до СО2и Н2О, а анаэробный гликолиз - это специфический путь катаболизма, то есть часть аэробного распада глюкозы. Анаэробный распад включает те же реакции специфического пути распада глюкозы до пирувата, но с последующим превращением пирувата в лактат (то есть термины анаэробный распад и анаэробный гликолиз совпадают). Последовательность реакций гликолиза приведена на рисунке:
В гликолизе можно выделить три основных этапа. На первом этапе превращениям подвергаются гексозы, на втором - триозы, на третьем - карбоновые кислоты. Характеристика гликолиза:
·большинство реакций обратимо, за исключением трех (реакций 1, 3, 10);
·все метаболиты находятся в фосфорилированной форме;
·источником фосфатной группы в реакциях фосфорилирования являются АТР (реакции 1, 3) или неорганический фосфат (реакция 6);
· 
регенерация NAD+, являющаяся необходимым условием протекания гликолиза, происходит при аэробном гликолизе посредством дыхательной цепи. В этом случае водород транспортируется в митохондрии с помощью челночного механизма при участии переносчиков. Это происходит потому, что мембрана митоходрий непроницаема для протонов. При анаэробном гликолизе регенерации NAD+ осуществляется независимо от дыхательной цепи. В этом случае акцептором водорода от NADH является пируват, который восстанавливается в лактат;образование АТР при гликолизе может идти двумя путями: либо субстратным фосфорилированием, когда для фосфорилирования ADP используется энергия макроэргической связи субстрата (реакции 7, 9), либо путем окислительного фосфорилирования ADP, сопряженного с дыхательной цепью (реакция 6).В гликолизе можно выделить три основных этапа. На первом этапе превращениям подвергаются гексозы, на втором - триозы, на третьем - карбоновые кислоты. Характеристика гликолиза:
|
|
|
В аэробном гликолизе образуется 10 моль АТР на 1 моль глюкозы. Так, в реакциях 7, 10 образуется 4 моль АТР путем субстратного фосфорилирования, а в реакции 6 синтезируется 6 моль АТР (на 2 моль глицероальдегидфосфата) путем окислительного фосфорилирования:
Суммарный эффект аэробного гликолиза составляет 8 моль АТР, так как в реакциях 1 и 3 используется 2 моль АТР. Дальнейшее окисление двух моль пируват в общих путях катаболизма сопровождается синтезом 30 моль АТР ( по 15 моль на каждую молекулу пирувата . Следовательно, суммарный энергетический эффект аэробного распада глюкозы до конечных продуктов составляет 38 моль АТР.
|
|
|
Значение анаэробного гликолиза
Анаэробный и аэробный гликолиз энергетически неравноценны. Образование двух моль лактата из глюкозы сопровождается синтезом всего двух моль АТР , потому что NADH, полученный при окислении глицероальдегидфосфата, не используется дыхательной цепью, а акцептируется пируватом.
Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой энергетический эффект, является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, то есть в условиях, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий. 9))
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 689; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!