tabl_enzyme

СХЕМА ПОЛНОГО АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ

С6Н12О6

глюкоза

	2	АТФ (СФ)
Аэробный гликолиз	2	НАДН 6 АТФ (ОФ)

2 С3О3Н4 пируват

Окислительное декарбоксилирование 2 НАДН 6 АТФ (ОФ)

пировиноградной

кислоты

	2 СО2
	2 СН3СО~SKoA
	Ацетил-КоА
Цикл	2 х 3 НАДН 2 х 9 АТФ
трикарбоновых кислот	18 АТФ (ОФ)
(2 оборота)	2 х ФАДН2 2 х 2 АТФ
	4 АТФ (ОФ)
	2 х ГТФ = 2АТФ (СФ)
	2 х 2 СО2
	Всего 38 АТФ

СФ – субстратное фосфорилирование ОФ – окислительное фосфорилирование

61

ЭНЕРГЕТИКА БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Фосфорилировани

	АТФ
Окислительное
Субстратное	Н3РО4
Фотосинтетическое
	АДФ

е

Затраты

энергии

NH2

N

N

N

N

O

O

O

O

O

P

O

P

O

P

O-

H

H

O-

O-

O-

H

H

OH

OH

Структура АТФ

Таблица. Стандартная свободная энергия гидролиза основных фосфорилированных соединений

Соединение	ΔGº, ккал/моль
фосфоенолпируват	-14,8
1,3-дифосфоглицерат	-11,8
креатинфосфат	-10,3
ацетилфосфат	-10,1
аргенинфосфат	-7,7
АТФ	-7,3
АДФ	-7,3
АМФ	-3,4
глюкозо-1-фосфат	-5,0
фруктозо-6-фосфат	-3,8
глюкозо-6-фосфат	-3,3
глицерол-1-фосфат	-2,2

62

Строение дыхательной цепи митохондрий

Локализации пунктов сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи митохондрий

63

Протонная АТФаза состоит из двух отдельных частей: F0, гидрофобной части, связанной с мембраной, ответственной за транспорт протонов, и F1, гидрофильной части, ответственной за синтез и гидролиз АТФ.

Общий план строения F1-части АТФазы: α3β3∂ε. Каталитический центр образован β-субъединицы, ε-субъединица подавляет АТФазную активность фермента, α-субъединицы выполняют защитную функцию по отношению к активному центру.

Строение протонной АТФазы митохондрий

64

			Внутренняя
Межмембранное			мембрана					Матрикс
			митохондрий
пространство								митохондрии
					ОН -
Н2РО4		-	1
					НРО4			-
малат			2

малат

α-кето- 3 глутарат

малат

цитрат 4

+ Н+

АТФ

5

АДФ

пируват

6

Н+

1 – переносчик фосфата, 2 – переносчик дикарбоксилатов, 3 – переносчик α-кетоглутарата, 4 – переносчик трикарбоксилатов, 5 – переносчик адениновых нуклеотидов, 6 – переносчик пирувата.

Транспортные системы митохондрий.

65

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ

Окисление, сопряженное с фосфорилированием АДФ:

субстратное фосфорилирование

оксилительное фосфорилирование

Свободное окисление - окислительные реакции, энергия которых не трансформируется в

энергию АТФ. Высвобождающаяся энергия переходит в тепловую и рассеивается.

Ферменты, катализирующие реакции свободного окисления:

Оксигеназы – ферменты, катализирующие включение кислорода в молекулу субстрата (S).

Диоксигеназы (истинные оксигеназы):

S + O2 SO2

Монооксигеназы (гидроксилазы, система цитохрома Р450):

SH + O2 + НАДФН.Н+ S—OH + Н2О + НАДФ+

Оксидазы – катализируют перенос атомы водорода или электроны непосредственно на кислород

SНОН + 1/2 O2 S=О + Н2О

Пероксидазы – катализируют окисление субстратов за счет пероксидов

RH2 + H2O2 R’ + 2Н2О

66

ОБМЕН ЛИПИДОВ

КАТАБОЛИЗМ АЦИЛГЛИЦЕРИНОВ

Ступенчатый ферментативный гидролиз ацилглицеринов

Ферменты: панкреатические липазы.

Триацилглицерин жирная кислота + Н2О

2,3-диацилглицерин жирная кислота+ Н2О

2-моноацилглицерин жирная кислота+ Н2О

глицерин

ЭТАПЫ -ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

1. Активация жирных кислоты в цитоплазме фермент: ацил-КоА-синтетаза

R-COOH + HS-KoA + AТФ → R-CO~S-KoA + AMФ + ФФн

2. Транспорт ацильной группы в митохондрии

цитоплазма митохондрии

Ацил-КоА + (СН3)3N-СН2-СНОН-СН2-СООН карнитин

карнитин-ацилтрансфераза

ацилкарнитин + HS-KoA

транслоказа ацилкарнитин + HS-KoA

карнитин-ацилтрансфераза

Ацил-КоА + (СН3)N-СН2-СНОН-СН2-СООН

67

3.Собственно -окисление

1.фермент: ацил-коА-дегидрогеназа

O

H

O

R

C

C

C SKoA + ФАД

R

C

C

C SKoA + ФАДH2

H2

H2

ацил-КоА

H

транс-еноил КоА

2. фермент: еноил-КоА-гидратаза

H

O

OH

O

R

C

C

C SKoA + H2O

R

C

C

C SKoA

H

H2

-гидроксиацил КоА

H

3. фермент: -гидроксиацил-КоА-дегидрогеназа

OH

O

O

O

+ NAD+

+ NADH+H+

R

C

C

C SKoA

R

C

C

C

SKoA

H

H2

H2

-кетоацил КоА

4. фермент: ацетил-КоА-ацетилтрансфераза

O

O

O

O

+

R

C

C

C

SKoA +

HSKoA

R

C

SKoA

H3C

C SKoA

H2

ацил-КоА

ацетил-КоА

Энергетический баланс -окисления

((n/2 - 1)x5 АТФ + n/2 x 12 АТФ) – 1 АТФ

n – число углеродных атомов в жирной кислоте (n/2 – 1) – число циклов -окисления

n/2 – число образующихся молекул ацетил-КоА

-окисление пальмитиновой кислоты (С15Н31СООН)

Пальмитоил-КоА + 7ФАД + 7НАД+ + 7 Н2О8 Ацетил-КоА + 7ФАДН2 + 7НАДН Н+

Энергетический выход -окисления пальмитиновой кислоты – 130 АТФ

68

ОКИСЛЕНИЕ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

1.Активация жирных кислоты в цитоплазме

2.Транспорт ацильной группы в митохондрии

3.Собственно окисление:

по пути -окисления до образования цис-еноил КоА

фермент: 3,4-цис- 2,3-транс-еноил-КоА-изомераза

H

H

O

H

O

R

C

C

C SKoA

R

C

C

C

C

SKoA

H2

3,4-цис-еноил КоА

H

2,3-транс-еноил КоА

далее по пути -окисления жирных кислот.

При окислении полиненасыщенных жирных кислот требуется дополнительная реакция эпимеризации (фермент: -гидроксиацил-КоА- эпимераза) – переноса гидроксильной группы от -углеродного атома к - углеродному атому.

При окислении жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов в результате последнего цикла -окисления образуется пропионилКоА, который превращается в сукцинил-КоА – промежуточный метаболит цикла трикарбоновых кислот

69

БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

1. Транспорт внутримитохондриального ацетил-КоА в цитоплазму:

ацилкарнитиновый механизм

цитрат-транспортная система

матрикс митохондрий	цитоплазма
НАД+ + малат	малат + НАД+
оксалоацетат + НАДН.Н+	оксалоацетат + НАДН.Н+
оксалоацетат + АцетилКоА	оксалоацетат + АцетилКоА +АДФ +Фн
НS-KoА + цитрат	цитрат + НS-KoА + АТФ

2. Образование малонил-КоА фермент: ацетил-КоА-карбоксилаза

Ацетил-КоА + СО2 + АТФ Малонил-КоА +АДФ +Фн

3.Собственно синтез жирных кислот:

1.фермент: ацетил-ацилпереносящий белок(АПБ)-трансфераза

HS-АПБ-SH + Ацетил-КоА ацетил-АПБ-SH + HS-КоАSH

2. фермент: малонил-АПБ-трансфераза

ацетил-АПБ-SH + малонил-КоА ацетил-АПБ-малонил + HS-КоАSH

3. фермент: -кетоацил-АПБ-синтаза

O O

ацетил-АПБ-малонил CO2 + H3C C C C АПБ

H2

-кетоацил-АПБ

4. фермент: -кетоацил-АПБ – редуктаза

-кетоацил-АПБ + НАДФН.Н+ -гидроксиацил-АПБ + НАДФ+

5. фермент: -гидроксиацил-АПБ – дегидратаза

-гидроксиацил-АПБ транс-еноил-АПБ

6. фермент: еноил-АПБ-редуктаза

транс-еноил-АПБ+ НАДФН.Н+ бутирил-АПБ+ НАДФ+

70