- •Введение в обмен веществ
- •Основные особенности разных фаз метаболизма
- •Глава I. Энергетический обмен
- •1.1. Свободная энергия и законы термодинамики
- •1.1. Макроэргические соединения
- •Стандартная свободная энергия гидролиза органических фосфатов
- •1.1.2. Пути синтеза атф и его роль
- •1.1.3. Окислительно – восстановительное равновесие, окислительно –восстановительный потенциал
- •Стандартные потенциалы некоторых окислительно- восстановительных систем
- •1.2. Биологическое окисление
- •1.2.1. Характеристика биологического окисления
- •Строение комплексов полиферментного ансамбля дыхательной цепи митохондрий
- •1.2.2. Сопряжение биологического окисления и окислительного фосфорилирования
- •1.2.3. Регуляция скорости дыхания митохондрий
- •1.2.4. Разобщение дыхания и фосфорилирования
- •Краткая характеристика некоторых ионо(протоно)форов
- •1.2.5. Патология биоэнергетических процессов
- •II. Наследственные и приобретенные дефекты в работе промежуточных переносчиков этц:
- •III. Недостаток кислорода (гипоксия):
- •IV. Наличие разобщителей биологического окисления и фосфорилирования.
- •1.2.6. Механизмы защиты от токсического действия кислорода
- •А) Антиоксиданты ферментативной природы
- •Б) Антиоксиданты неферментативной природы
- •Роль катионов металлов с переменной валентностью в свободно-радикальных реакциях
- •В) Антиоксиданты внеклеточных жидкостей
- •1.3. Микросомальное окисление
- •Глава II
- •2.1.2. Регуляция процесса окисления пирувата
- •2.1.3. Патология декарбоксилирования пирувата
- •2.2. Цикл трикарбоновых кислот
- •2.2.1. Последовательность реакций цтк
- •2.2.2. Энергетическая ценность процесса
- •Образование макроэргических соединений в цтк
- •2.2.3. Участие витаминов в цтк
- •2.2.4. Биологические функции цикла Кребса
- •2.2.5. Регуляция превращений цитрата
2.2.1. Последовательность реакций цтк
Начальная стадия - альдольная конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом, приводящая к образованию цитрата, катализируется цитратсинтазой, при этом возникает углерод-углеродная связь между углеродом и ацетил-КоА и
карбонильным углеродом ОА.
За этой реакцией следует гидролиз тиоэфирной связи цитрил-КоА, сопровождающийся потерей большого количества свободной энергии в форме теплоты, это определяет протекание реакции слева направо до её завершения.
Для того чтобы соединение могло выступить донором протонов и электронов, требуется, чтобы в его молекуле происходило серьезное смещение электронной плотности.
В цитрате из-за симметричности структуры в целом оно гасится, поэтому необходима внутримолекулярная перестройка вещества, что и осуществляется ферментом цис-аконитазой.
Реакция идет в две стадии: в начале происходит дегидратация с образованием цис-аконитата, а затем с помощью гидратации получится изоцитрат:
Далееизоцитратдегидрогеназа (которая обычно принимает 2 водорода на НАД+, хотя иногда это НАД+Ф-зависимый энзим) катализирует дегидрирование с образованием оксалосукцината,который моментально декарбоксилируется с высвобождением продукта реакции α-кетоглутарата:
Это соединение подвергается атаке мультиферментным комплексом, сходным по механизму действия с окислительным декарбоксилированием пирувата (это не удивительно: в обоих случаях субстратом является альфа-кетокислота). В ЦТК реакция катализируется α-кетоглутаратдегидрогеназным комплексом, требует участия того же набора коферментов: ТДФ, липоамида,
НАД+, ФАД, HS-KoA,включает те же стадии что и окислительное декарбоксилирование ПВК. В результате образуется сукцинил-КоА – тиоэфир, содержащий высокоэнергетическую связь, гидролиз которой сопровождается высвобождением 8 ккал/моль.
Равновесие реакции настолько сильно сдвинуто вправо, что её можно считать физиологически однонаправленной.
Продолжением цикла служит превращение сукцинил КоА в сукцинат, катализируемое сукцинаттиокиназой (сукцинил-КоА-синтазой):
Одним из участников данной реакции является ГДФ, из него синтезируется ГТФ. Это единственная стадия ЦТК, в ходе которой генерируется макроэргическая фосфатная связь на субстратном уровне:
Далее сукцинат окисляется с помощью сукцинатдегидрогеназы, связанной с внутренней поверхностью сопрягающей мембраны. Это опять-таки единственная реакция, в ходе которой осуществляется прямой перенос водорода с субстрата на флавопротеин Комплекса II без участия НАД+. В результате образуется фумарат:
Фумаратгидратаза (фумараза) катализирует включение молекулы воды в субстрат, продуктом данной реакции служит малат (яблочная кислота) (это
электрофильн
И вновь стадия дегидрирования с участием малатдегидрогеназы и окис-ленного НАД+. Хотя равновесие этой реакции сильно сдвинуто в направлении малата, реально она протекает в сторону образования оксалоацетата, поскольку он вместе с НАДН + Н+ постоянно потребляется в других процессах.