2. Окислительное декарбоксилирование пирувата: суммарное уравнение и последовательность реакций, строение пируватдегидрогеназного комплекса.

Окисление пирувата происходит в матриксе митохондрий под влиянием полиферментного пируватадегидрогеназного комплекса (ПДК).

Транспорт пирувата в матрикс митохондрий осуществляется при участии специального белка- переносчика по механизму симпорта с H+.

Суммарное уравнение:

Последовательность реакций: 1 Стадия:

2. Стадия:

3. Стадия:

4. Стадия:

5. Стадия:

Строение ПДК:

В ПДК входят 3 сложных фермента:

1. Пируватдегидрогеназа (пируватарбоксилаза) – кофермент ТДФ (тиаминдифосфат)

2. Дигидролипоилацетилтрансфераза – кофермент липоевая кислота (ЛК)

3. Дигидролипоилдегидрогеназа – кофермент ФАД.

Также в ПДК входят два внешних кофермента: НАД+ и КоАSH.

Кроме того, в составе комплекса обнаружены регуляторные субъединицы:

1. протеинкиназа, которая фосфорилирует ферменты комплекса и инактивирует ПДК;

2. протеинфосфатаза – напротив, дефосфорилирует ферменты и активирует комплекс. Все ферменты и коферменты объединены в мультиферментную систему.

3. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса): последовательность реакций, характеристика ферментов.

Цикл Кребса (цикл лимонной кислоты, ЦТК – цикл трикарбоновых кислот) – процесс из 8 реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых происходит катаболизм ацетил-КоА до 2 CO2 и

образование восстановленных эквивалентов (НАДН2 и ФАДН2), протоны и электроны которых поступают далее в дыхательную цепь.

Последовательность реакций и характеристика ферментов:

1. Образование цитрата

Реакцию катализирует цитратсинтаза, локализованная в матриксе митохондрий.

2. Превращение цитрата в изоцитрат

Фермент этой реакции по промежуточному продукту реакции (цис-аконитату) называют аконитазой.

3. Окислительное декарбоксилирование изоцитрата

Реакцию катализирует изоцитратдегидрогеназа, существующая в 2 формах:

1. Содержит в качестве кофермента НАД+

2. Содержит в качестве кофермента НАДФ+

Реакция, катализируемая НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназой – самая медленная реакция цитратного цикла. НАД-зависимый фермент участвует в ЦТК, НАДФ-зависимый – играет иную метаболическую роль.

4. Окислительное декарбоксилирование альфа-кетоглутарата

Реакция катализирует альфа-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, сходный по структуре с ПДК. Он состоит из 3 ферментов:

1. Альфа-кетоглутаратдекарбоксилазы

2. Дегидролипоилтрансферазы

3. Дегидролипоилдегидрогеназы

В состав комплекса ( как и в состав ПДК) входят 5 коферментов: ТДФ, КоА, ЛК, НАД+, ФАД+. В отличие от ПДК комплекс не имеет сложного механизма регуляции.

5. Превращение сукцинил-КоА в сукцинат

Катализирует реакцию сукцинаттиокиназа (она же сукцинат - КоА – синтетаза).

5. Дегидрирование сукцината

Фермент – сукцинатдегидрогеназа, кофермент – ФАД

5. Образование малата из фумарата

Фермент – фумаратгидратаза (фумараза)

5. Дегидрирование малата

Фермент – НАД-зависимая малатдегидрогеназа

4. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса): механизмы регуляции, функции. Анаплеротические реакции (реакции, пополняющие цитратный цикл).

Биохимические функции цикла Кребса:

1. Интегративная – объединяет пути катаболизма белков, углеводов, липидов.

2. Катаболическая – происходит распад ацетильных остатков.

3. Анаболическая – промежуточные соединения цикла Кребса используются для синтеза других веществ, например, сукцинат идет на синтез гема, оксалоацетат – на синтез аспарагиновой кислоты.

4. Энергетическая – образуется 1 молекула АТФ в ходе субстратного фосфорилирования.

5. Водороддонорная – цикл Кребса является основным генератором водорода для дыхательной цепи, в ходе реакций цикла образуются 3 НАДН2 и ФАДН2.

Механизмы регуляции:

1. Важнейшая регуляторная реакция ЦТК – образование цитрата (1).

Эта реакция ускоряется при увеличении концентрации оксалоацетата и тормозится цитратом как продуктом реакции. Скорость реакции снижается при повышении концентрации АТФ, сукцинил-

КоА и длинноцепочечных жирных кислот. Уменьшение концентрации цитрата уменьшает ингибирование цитратсинтазы продуктом реакции.

2. При снижении отношения НАДН/НАД скорость окисления малата в оксалоацетат возрастает.

3. При концентрации изоцитрата, существующей в митохондриальном матриксе, небольшие АДФ могут вызвать значительное изменение скорости реакции, так как АДФ вместе с Са2+ аллостерически активирует изоцитратдегидрогеназу.

Анаплеротические реакции:

Анаплеротические реакции – специальные реакции, обеспечивающие пополнение пула промежуточных продуктов цикла лимонной реакции.

1. Ферментативное карбоксилирование пирувата – фермент пируваткарбоксилаза (протекает в печени и почках):

2. В миокарде и мышцах идет следующая реакция (фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа):

Анаплеротические реакции поддерживают скорость функционирования цикла Кребса за счет замещения промежуточных продуктов.