- •Предисловие
- •Глава 1. Введение в обмен углеводов
- •1.1 Общая характеристика обмена углеводов
- •1.2 Классификация и структура углеводов
- •Б Полисахариды
- •1.3 Переваривание углеводов пищи
- •А Переваривание углеводов в ротовой полости
- •В Пристеночное пищеварение или гидролиз олиго- и дисахаридазами
- •1.4 Всасывание и транспорт углеводов
- •А Na+-зависимые транспортеры глюкозы
- •Б Na+-независимые транспортеры глюкозы
- •1.5 Пути использования глюкозы в клетках
- •1.6 Гликолиз
- •Б Схема гликолиза
- •1.7 Реакции гликолиза
- •Г Реакция 2
- •Е Реакция 4
- •Ж Реакция 5
- •И Реакция 7
- •К Реакция 8
- •Л Реакция 9
- •М Реакция 10
- •Н Реакция 11
- •1.8 Энергетический баланс гликолиза
- •А Аэробный гликолиз
- •Б Анаэробный гликолиз
- •1.9 Регуляция гликолиза
- •Б Гормональная регуляция
- •1.10 Пути использования пирувата в клетках
- •1.11 Эффекты Пастера и Кребтри
- •Б Эффект Кребтри
- •1.12 Вовлечение других углеводов в гликолиз
- •А Фруктоза
- •Мышцы
- •Печень
- •Б Галактоза
- •В Манноза
- •Термины
- •Вопросы к семинарскому занятию
- •Дополнительные вопросы и ключевые слова
- • Переваривание, абсорбция и транспорт углеводов
- • Гликолиз
- • Метаболизм глюкозы в других клетках и тканях
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 2. Глюконеогенез
- •2.1 Общая характеристика глюконеогенеза
- •2.2 Субстраты глюконеогенеза
- •А Пируват и лактат
- •Б Глюкогенные аминокислоты
- •В Глицерол
- •Г Жирные кислоты
- •2.3 Реакции глюконеогенеза
- •Реакция 1
- •Реакция 2
- •Реакции 3-8
- •Реакция 9
- •Реакция 10
- •Реакция 11
- •В Общая схема глюконеогенеза
- •2.4 Энергетический баланс глюконеогенеза
- •2.5 Биохимический смысл глюконеогенеза и его регуляция
- •Б Механизмы регуляции
- •Аллостерическая регуляция
- •Гормональная регуляция
- •Термины
- •Вопросы к занятию
- •Дополнительные вопросы и ключевые слова
- • Глюконеогенез
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 3. Обмен гликогена
- •3.1 Общая характеристика
- •3.2 Структура и функции гликогена
- •Б Структура гликогена
- •3.3 Синтез гликогена (гликогеногенез)
- •В Синтез УДФ-глюкозы
- •Реакция 1
- •Реакция 2
- •Реакция 3
- •Г Синтез праймера
- •Д Элонгация цепей гликогена
- •Реакция 4
- •Е Образование ветвей
- •3.4 Распад гликогена (гликогенолиз)
- •Б Уравнения реакций
- •В Укорочение цепей гликогена
- •Реакция 1а
- •Г Отщепление ветвей
- •Реакция 1б
- •Е Расщепление гликогена в лизосомах
- •3.5 Регуляция обмена гликогена
- •А Аллостерическая регуляция
- •Гликогенфосфорилаза
- •Гликогенсинтаза
- •Глюкагон и адреналин
- •Инсулин
- •Ca2+-зависимая регуляция обмена гликогена
- •Термины
- •Вопросы к занятию
- •Дополнительные вопросы и ключевые слова
- • Метаболизм гликогена
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 4. Цикл трикарбоновых кислот
- •4.1 Общая характеристика
- •4.2 Окислительное декарбоксилирование пирувата
- •А Строение пируватдегидрогеназного комплекса
- •Реакция 1
- •Реакция 2
- •Реакция 3
- •Реакция 4
- •Реакция 5
- •4.3 Цикл трикарбоновых кислот
- •Б Схема цикла трикарбоновых кислот
- •Г Реакции ЦТК
- •Реакция 1
- •Реакция 2
- •Реакция 3
- •Реакция 4
- •Реакция 5
- •Реакция 6
- •Реакция 7
- •Реакция 8
- •Д Энергетический баланс ЦТК
- •4.4 Регуляция ЦТК и окислительного декарбоксилирования пирувата
- •Регуляция с помощью количества субстрата
- •Ингибирование метаболитами цикла
- •4.5 Амфиболическая роль ЦТК
- •Б Анаплеротические реакции
- •Пируваткарбоксилаза
- •Малик-фермент
- •Фосфоенолпируваткарбоксикиназа
- •Реакции катаболизма аминокислот
- •Реакции катаболизма жирных кислот
- •Термины
- •Вопросы к занятию
- •Дополнительные вопросы и ключевые слова
- • Окислительное декарбоксилирование пирувата (ОДП)
- • Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК)
- • Анаплеротические пути
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 5. Пентозофосфатный путь
- •5.1 Общая характеристика
- •5.2 Реакции пентозофосфатного пути
- •А Схема пентозофосфатного пути
- •В Окислительная фаза
- •Реакция 1
- •Реакция 2
- •Реакция 3
- •Г Неокислительная фаза
- •Реакция 4
- •Реакция 5
- •Реакция 6
- •Реакция 7
- •Реакция 8
- •5.3 Сценарии и регуляция пентозофосфатного пути
- •Б Сценарии пентозофосфатного пути
- •В Ксилулозо-5-фосфат как регуляторная молекула
- •Термины
- •Вопросы к занятию
- •Дополнительные вопросы и ключевые слова
- • Пентозофосфатный путь
- • Путь уроновых кислот
- •Вопросы для самопроверки
- •Рекомендуемая литература
64Глава 4 Цикл трикарбоновых кислот
ВЭнергетический баланс окислительного декарбоксилирования пирувата
Входе окислительного декарбоксилирования на каждую молекулу пирувата образуется 1 молекула NADH, эквивалентная примерно 3 АТФ. Таким образом, энергетический выход окислительного декарбоксилирования пирувата составляет 3 молекулы АТФ.
Вгликолизе образуется 2 молекулы пирувата, которые при окислительном декарбоксилировании дадут 2 молекулы NADH (эквивалентны 6 АТФ).
4.3Цикл трикарбоновых кислот
Цикл трикарбоновых кислот (или цитратный цикл, цикл Кребса, цикл ли-
монной кислоты) — уникальный метаболический цикл, участвующий как в катаболизме, так и в анаболизме всех ключевых соединений в нашем организме — углеводов, жиров и аминокислот.
ЦТК представляет собой серию из 8 реакций, в ходе которых ацетильная группа ацетил-КоА окисляется до двух молекул CO2 с образованием восстановительных эквивалентов NADH и FADH2. Цикл получил своё название (цитратный цикл, цикл лимонной кислоты) благодаря продукту первой реакции — цитрату (лимонная кислота). Прохождение одного полного цикла приводит к образованию 2 CO2, 3 NADH, 1 FADH2 и 1 ГТФ (эквивалент АТФ).
Цикл был открыт Гансом Кребсом в 1937 году. Это открытие до сих пор считается одним из важнейших в биохимии. Несмотря на то, что метаболиты цикла уже хорошо изучены, ученые продолжают исследовать механизмы реакций и их регуляцию.
Сложность реакций ЦТК имеет химическое обоснование. Окисление ацетильной группы до 2 молекул CO2 требует разрыва связи C—C.
В живых клетках разрыв связи C—C часто происходит между α- и β-атомами углерода (следующие за карбонильной группой):
Примером такой реакции является альдольное расщепление фруктозо-1,6- бисфосфата в гликолизе. Другой тип реакции с разрывом связи С—С является α-раз- рыв у α-гидроксикетонов.
Цикл трикарбоновых кислот 65
Однако для окисления ацетата не подходит ни одна из этих реакций. У ацетата нет β-атома углерода, а гидроксилирование (во второй реакции) не является благоприятной реакцией для ацетата. Вместо этого, живые организмы выработали другой алгоритм: конденсация ацетата с оксалоацетатом, а затем — β-расщепление. В ЦТК реакция β-расщепления сопряжена с образованием CO2, оксалоацетата (в последней реакции) и запасанием энергии в виде АТФ и восстановительных эквивалентов.
АКлючевые особенности ЦТК
1.В ходе цикла окисляются ацетильные группы целого ряда соединений (а не только пирувата): углеводов, жирных кислот и аминокислот. Потому цикл часто называют центром или «ядром» клеточного метаболизма.
2.Оксалоацетат, затрачиваемый в первой реакции ЦТК, образуется в последней реакции цикла, поэтому ЦТК может окислять почти неограниченное количество молекул ацетил-КоА.
3.У эукариот все ферменты ЦТК находятся в митохондриях, поэтому все коферменты должны синтезироваться там или транспортироваться из цитозоли.
4.Атомы углерода в молекулах CO2, образующихся в ходе цикла, не те, что входят
всостав ацетильной группы в молекуле ацетил-КоА. Эти атомы утрачиваются
впоследующих реакциях. Тем не менее, принято считать, что в каждом цикле ацетильная группа ацетил-КоА окисляется до двух молекул CO2.
5.Метаболиты ЦТК являются субстратами/метаболитами в биосинтезе других соединений (оксалоацетат — метаболит в глюконеогенезе).
6.Окисление ацетильной группы до 2 CO2 требует переноса 4 пар электронов. Восстановление 3 NAD+ до NADH происходит путем переноса 3 пар; восстановление FAD до FADH2 осуществляется за счет 1 пары электронов.
66 |
Глава 4 |
Цикл трикарбоновых кислот |
Б Схема цикла трикарбоновых кислот
Рис. 20. Схема цикла трикарбоновых кислот.