49. Биохимические механизмы окислительного декарбоксилирования пирувата

Пировиноградная кислота (пируват) является продуктом окисления глюкозы и некоторых аминокислот. Ее судьба различна в зависимости от доступности кислорода в клетке. В анаэробных условиях она восстанавливается до молочной кислоты. В аэробных условиях пируват с импортом с ионами Н+, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. Здесь происходит его превращение до уксусной кислоты, переносчиком которй служит коэнзим А.

Суммарное уравнение отражает окислительной декарбоксилирование пирувата, восстановление НАД до НАДН и образования ацетил-SKoA.

Превращение состоит из 5 последовательных реакций, осуществляется мультиферментным комплексом, прикрепленным к внутренней митохондриальной мембране со стороны матрикса. В составе комплекса-3фермента и 5 коферментов:

-пируватдегидрогеназа, ее кофермент-тиаминдифосфат;

-дигидролипоат-ацетилтрансфераза, ее кофермент-липоевая кислота;

-дигидролипоат-дегидрогеназа, кофермент ФАД.

Помимо этих коферментов, которые прочно связаны с соответствующими ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.

Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата:

50. Механизм реакций и биологическая роль цикла кребса

Это цепь из 8 посл-ых р-ций , связ с циклическим окис-ем ацетил-КоА.Начинается с конденсации ацетил-S-КоА с ОА и образ-м цитрата. Затем цитрат изомеризуется

Оксалоацетат – цитрат – изоцитрат – альфа-кетаглутерат – сукцинил КоА – сукцинат – фурамат – малат. На выходе 12 АТФ.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, цитратный цикл) — центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический аэробный процесс, в ходе которого происходит превращение двух- и трёхуглеродных соединений, образующихся как промежуточные продукты в живых организмах при распаде углеводов, жиров и белков, до CO2. При этом освобождённый водород направляется в цепь тканевого дыхания, где в дальнейшем окисляется до воды, принимая непосредственное участие в синтезе универсального источника энергии — АТФ. Цикл Кребса — это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме.

В процессе цикла используются три молекулы воды, выделяются две молекулы СО2 и четыре пары атомов водорода, которые восстанавливают соответствующие коферменты (ФАД - флавинадениндинуклеотид и НАД). Суммарно реакция цикла может быть выражена следующим уравнением:

ацетил-КоА + ЗН2О + ЗНАД+ + ФАД + АДФ + Н3РО4 > КоА + 2СО2 + ЗНАД * Н + Н* + ФАД * Н2 + АТФ.

Таким образом, в результате распада одной молекулы пировиноградной кислоты в аэробной фазе (декарбоксилирование ПВК и цикла Кребса) выделяется ЗСО2, 4НАД * Н + Н+, ФАД * Н2.

Суммарно реакцию гликолиза, окислительного декарбоксилирования и цикла Кребса можно записать в следующем виде:

С6Н,2Об + 6Н20 + 10НАД + 2ФАД > 6СО2 + 4АТФ + 10НАД * Н + Н+ + 2ФАД * Н2.

У эукариот все реакции цикла Кребса протекают внутри митохондрий, причём катализирующие их ферменты, кроме одного, находятся в свободном состоянии в митохондриальном матриксе, исключение составляет сукцинатдегидрогеназа, которая локализуется на внутренней митохондриальной мембране, встраиваясь в липидный бислой. У прокариот реакции цикла протекают в цитоплазме.