MOLEKULYaRNYE_OSNOVY_BIOENERGETIChESKIKh_PROTsESSOV

8\ ???

9\ Тканевое дыхание - основа биологического окисления и представляет собой совокупность окислительно-восстановительныхреакций, связанных с потреблением организмом кислорода, освобождением химической энергии, выделением углекислого газа и воды. Часть окислительных реакций в организме не сопровождается накоплением энергии и не входит в комплекс тканевого дыхания. Эти реакции осуществляют превращения некоторых веществ (например, окисление при образовании стероидных гормонов, желчных кислот и т. д.).

При тканевом дыхании одно из веществ окисляется, другое - восстанавливается. Окисляемым веществом, илисубстратом, считают то вещество, которое в ходе химических реакций теряет протоны и электроны или присоединяет кислород. Вещество, которое присоединяет протоны и электроны или теряет кислород, считаетсявосстановленным. Протоны и электроны называютвосстанавливающими эквивалентами. Они переносятся от одного соединения -донора - к другому -акцептору. У аэробов конечным акцептором восстанавливающих эквивалентов является кислород.

Дыхательная цепь – это своеобразный конвейер по переносу электронов от окисляющегося субстрата к кислороду. Она составлена из нескольких типов переносчиков ē и Н+, и её можно представить в виде следующей обобщённой схемы:

В процессе распада углеводов, жиров и белков образуются соединения, которые представляют собой субстраты биологического окисления (SН2). Преимущественно они образуются в цикле Кребса (изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинат, малат). Под действием НАД- и ФАД-зависимых дегидрогеназ от них отщепляется по два атома водорода. После этого начинается транспорт протонов и электронов водорода по дыхательной цепи.

Восстановленный НАДН2взаимодействует с дегидрогеназой, содержащей ФМН в качестве кофермента. ФМН акцептирует (забирает) водород, отщепляемый от НАДН2.

Следующий компонент дыхательной цепи коэнзимQ (убихинон) принимает 2Н от ФМН. Убихинон представляет собой узловой пункт, куда стекается водород, поступающий в дыхательную цепь от самых различных субстратов.

Если 3 первых компонента дыхательной цепи – НАД, ФМН и убихинон – переносили водород, то есть: и протоны, и электроны, то, начиная с цитохрома bи до кислорода потоки протонов и электронов разделяются, так как дальнейший участок дыхательной цепи содержит только переносчики электронов. От коэнзимаQ два электрона переходят на две молекулы цитохромаb,затем последовательно на цитохромы c1, c, a, a3. Кислород, присоединив два электрона от двух молекул цитохромаa3, взаимодействует с двумя протонами и превращается в воду.

Направление переноса электронов в дыхательной цепи определяют окислительно-восстановительные потенциалы переносчиков. Окислительно-восстановительный потенциал (Е) характеризует способность молекулы принимать электроны. Чем выше Е компонента цепи, тем выше его сила как окислителя. Переносчики в дыхательной цепи расположены в порядке увеличения Е, так как возможна отдача электронов только соединению с более высоким окислительно-восстановительным потенциалом. У кислорода наивысшая способность принимать электроны (Е = +0,82В), у водорода – наименьшая (Е = -0,42В). Таким образом, кислород, являясь наиболее сильным окислителем, создаёт движущую силу для переноса электронов по дыхательной цепи.

Комплексы дыхательной цепи

Ι.НАДН-убихинон-оксидоредуктаза. Принимает электроны и протоны от НАДН·Н+; протоны выбрасываются в межмембранное пространство, электроны передаются на КоQ.

ΙΙ. Сукцинат-убихинон-оксидоредуктаза.Принимает электроны и протоны от субстратов в матриксе и передает их на убихинон.

Убихинон— липофильная молекула, хинон, легко перемещается по мембране, принимает электроны и протоны от Ι и ΙΙ комплексов дыхательной цепи и передает электроны на ΙΙΙ комплекс.

Цитохромы,входящие в состав дыхательной цепи, представляют собой железосодержащие белки, простетическая группа которых представлена гемом. Цитохромы могут переносить только электроны за счет атома железа с переменной валентностью, входящего в состав гемма:

Fe3++ ē ↔Fe2+.

Ш. Убихинол-цитохром с-оксидоредуктаза.Переносит электроны с убихинола на цитохром с. Одновременно за счет энергии, выделившейся при переносе, из матрикса переносятся протоны в межмембранное пространство.

IV. Цитохром с-оксидаза. Переносит электроны с цитохрома с непосредственно на кислород. Цитохромы а и а3, помимо атомов железа, содержат атомы меди, поэтому этот комплекс одновременно осуществляет полное (4-электронное) восстановление молекулы кислорода. Энергия переноса электронов используется на перекачивание в межмембранное пространство протонов.

10\ Тканевое дыхание - основа биологического окисления и представляет собой совокупность окислительно-восстановительныхреакций, связанных с потреблением организмом кислорода, освобождением химической энергии, выделением углекислого газа и воды. Часть окислительных реакций в организме не сопровождается накоплением энергии и не входит в комплекс тканевого дыхания. Эти реакции осуществляют превращения некоторых веществ (например, окисление при образовании стероидных гормонов, желчных кислот и т. д.).

При тканевом дыхании одно из веществ окисляется, другое - восстанавливается. Окисляемым веществом, илисубстратом, считают то вещество, которое в ходе химических реакций теряет протоны и электроны или присоединяет кислород. Вещество, которое присоединяет протоны и электроны или теряет кислород, считаетсявосстановленным. Протоны и электроны называютвосстанавливающими эквивалентами. Они переносятся от одного соединения -донора - к другому -акцептору. У аэробов конечным акцептором восстанавливающих эквивалентов является кислород.

Дыхательная цепь – это своеобразный конвейер по переносу электронов от окисляющегося субстрата к кислороду. Она составлена из нескольких типов переносчиков ē и Н+, и её можно представить в виде следующей обобщённой схемы:

В процессе распада углеводов, жиров и белков образуются соединения, которые представляют собой субстраты биологического окисления (SН2). Преимущественно они образуются в цикле Кребса (изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинат, малат). Под действием НАД- и ФАД-зависимых дегидрогеназ от них отщепляется по два атома водорода. После этого начинается транспорт протонов и электронов водорода по дыхательной цепи.

Восстановленный НАДН2взаимодействует с дегидрогеназой, содержащей ФМН в качестве кофермента. ФМН акцептирует (забирает) водород, отщепляемый от НАДН2.

Следующий компонент дыхательной цепи коэнзимQ (убихинон) принимает 2Н от ФМН. Убихинон представляет собой узловой пункт, куда стекается водород, поступающий в дыхательную цепь от самых различных субстратов.

Если 3 первых компонента дыхательной цепи – НАД, ФМН и убихинон – переносили водород, то есть: и протоны, и электроны, то, начиная с цитохрома bи до кислорода потоки протонов и электронов разделяются, так как дальнейший участок дыхательной цепи содержит только переносчики электронов. От коэнзимаQ два электрона переходят на две молекулы цитохромаb,затем последовательно на цитохромы c1, c, a, a3. Кислород, присоединив два электрона от двух молекул цитохромаa3, взаимодействует с двумя протонами и превращается в воду.

Направление переноса электронов в дыхательной цепи определяют окислительно-восстановительные потенциалы переносчиков. Окислительно-восстановительный потенциал (Е) характеризует способность молекулы принимать электроны. Чем выше Е компонента цепи, тем выше его сила как окислителя. Переносчики в дыхательной цепи расположены в порядке увеличения Е, так как возможна отдача электронов только соединению с более высоким окислительно-восстановительным потенциалом. У кислорода наивысшая способность принимать электроны (Е = +0,82В), у водорода – наименьшая (Е = -0,42В). Таким образом, кислород, являясь наиболее сильным окислителем, создаёт движущую силу для переноса электронов по дыхательной цепи.

11\ Никотинамидадениндинуклеотидфосфа́т (НАДФ, NADP) — широко распространённый в природе кофермент некоторых дегидрогеназ — ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции в живых клетках. НАДФ принимает на себя водород и электроны окисляемого соединения и передаёт их на другие вещества. В хлоропластах растительных клеток НАДФ восстанавливается при световых реакциях фотосинтеза и затем обеспечивает водородом синтез углеводов при темновых реакциях. НАДФ, — кофермент, отличающийся от НАД содержанием ещё одного остатка фосфорной кислоты, присоединённого к гидроксилу одного из остатков D-рибозы, обнаружен во всех типах клеток.

Никотинамидадениндинуклеоти́д (англ. Nicotinamide adenine dinucleotide, сокр. NAD, НАД, устар. diphosphopyridine nucleotide, DPN, ДПН) — кофермент, имеющийся во всех живых клетках. NAD представляет собой динуклеотид и состоит из двух нуклеотидов, соединённых своими фосфатными группами. Один из нуклеотидов в качестве азотистого основания содержит аденин, другой — никотинамид. Никотинамидадениндинуклеотид существует в двух формах: окисленной (NAD+, NADox) и восстановленной (NADH, NADred).

Роль в окислительно-восстановительных реакциях

Окислительно-восстановительные реакции, катализируемые оксидоредуктазами, составляют важнейшую часть всех метаболических путей, однако наиболее значима их роль в процессах, связанных с выделением энергии из питательных веществ. В них такие восстановленные соединения, как глюкоза и жирные кислоты, окисляясь и в связи с этим выделяют энергию. Эта энергия запасается NAD+ при его восстановлении до NADH в ряде реакций β-окисления жирных кислот, гликолиза и цикла трикарбоновых кислот. У эукариот электроны, перенесённые на восстановленный в цитоплазме NADH, переносятся в митохондрию для восстановления митохондриальных NAD+ с помощью митохондриальных челночных механизмов[en], таких как малат-аспартатный челнок[en][47]. Митохондриальный NADH затем окисляется белками электроно-транспортной цепи, которые накачивают протоны в межмебранное пространство[en] из митохондриального матрикса[en], и благодаря энергии протонов в ходе окислительного фосфорилирования синтезируется ATP[48]. Такую же транспортную функцию челночные системы имеют и в хлоропластах[49].

Так как в этих связанных наборах реакций используются и окисленная, и восстановленная формы NAD, клетка поддерживает определённые концентрации NAD+ и NADH, и сохраняемое большое значение отношения NAD+/NADH позволяет этому коферменту выступать и в качестве окислителя, и в качестве восстановителя[50]. У NADPH, напротив, главной задачей является служить восстановителем в анаболических процессах, в частности, он вовлечён в такие процессы, как фотосинтез и синтез жирных кислот[en]. Поскольку NADPH выступает как сильный восстановитель и благодаря этому запускает окислительно-восстановительные реакции, значение отношения NADP+/NADPH поддерживается очень низким[50].

Несмотря на важную роль в катаболизме, NADH также участвует в некоторых анаболических процессах, например, глюконеогенезе[51]. Необходимость NADH в анаболических процессах создаёт проблему для микроорганизмов, растущих на питательных веществах, дающих лишь небольшое количество энергии. Например, нитрифицирующие бактерии Nitrobacter[en] окисляют нитрит до нитрата, и выделяющейся при окислении энергии достаточно для накачивания протонов и синтеза ATP, но не для непосредственного образования NADH[52]. Так как NADH всё-таки нужен в анаболических реакциях, эти бактерии используют фермент нитритоксидоредуктазу[en], которая создаёт достаточную протонодвижущую силу для того, чтобы заставить электроны двигаться по электроно-транспортной цепи в обратном направлении, что приводит к синтезу NADH[53].

12\ ФАД — флавинадениндинуклеотид — кофермент, принимающий участие во многих окислительно-восстановительных биохимических процессах. ФАД существует в двух формах — окисленной и восстановленной, его биохимическая функция, как правило, заключается в переходе между этими формами.[1] ФАД может быть восстановлен до ФАДH2, при этом он принимает два атома водорода. Молекула ФАДH2 является переносчиком энергии и восстановленный кофермент может быть использован как субстрат в реакции окислительного фосфорилирования в митохондрии. Молекула ФАДH2 окисляется в ФАД, при этом выделяется энергия, эквивалентная (запасаемая в форме) двум молям ATФ.

Основной источник восстановленного ФАД у эукариот — цикл Кребса и бета-окисление липидов. В цикле Кребса ФАД является простетической группой фермента сукцинатдегидрогеназы, которая окисляет сукцинат до фумарата, в бета-окислении липидов ФАД является коферментом Ac-CoA дегидрогеназы.[2]

ФАД образуется из рибофлавина, многие оксидоредуктазы, называемые флавопротеинами, для своей работы используют ФАД как простетическую группу в реакциях переноса электронов.

Флавинмононуклеотид (ФМН, также рибофлавин-5'-фосфат; англ. Flavin mononucleotide — FMN) образуется из рибофлавина (витамина В2) ферментом рибофлавин киназой и является простетической группой различных оксидоредуктаз, включая NADH-дегидрогеназы.[1] FMN в биохимических процессах находится в трёх формах — окисленной (FMN), полухинон (FMNH·) и восстановленной (FMNH2). FMN является более сильным окислителем, чем NAD, и частично более полезным, так как может принимать сразу два электрона[2].

FMN представляет основную форму, в которой рибофлавин находится в живых клетках и тканях, энергетически это менее выгодное соединение, но более растворимое в воде, чем рибофлавин.

13\ Цитохромы - белки хромопротеиды, способные присоединять электроны, благодаря наличию в своем составе в качестве простетических групп железопорфиринов. Они принимают электрон от вещества, являющегося немного боле сильным восстановителем, и передают его более сильному окислителю. Атом железа связан с атомом азота имидазольного кольца аминоксилоты гистидина с одной стороны от плоскости порфиринового цикла, а с другой стороны с атомом серы метионина. Поэтому потенциальная способность атома железа в цитохромах к связыванию кислорода подавлена. В цитохроме с порфириновая плоскость ковалентно связана с белком через два остатка цистеина, а в цитохромах b и а, она ковалентно не связано с белком.

В цитохроме а+а3 (цитохромоксидазе) вместо протопорфирина содержатся порфирин А, который отличатся рядом структурных особенностей. Пятое координационное положение железа занято аминогруппой, принадлежащей остатку аминосахара, входящего в состав самого белка.

В отличии от гема гемолгобина атом железа в цитохромах может обратимо переходить из двух в трехвалентное состояние это обеспечивает транспорт электронов.

Железосодержащие переносчики электронов геминовой природы – цитохромы b, c1, c, a, a3. Цитохромы – это ферменты, относящиеся к классу хромопротеидов (окрашенных белков). Небелковая часть цитохромов представлена гемом, содержащим железо и близким по строению к гему гемоглобина.Одна молекула цитохрома способна обратимо принимать один электрон, при этом меняется степень окисления железа: цитохром(Fe3+) + ē ↔ цитохром(Fe2+) Цитохромы a, a3образуют комплекс, называемыйцитохромоксидазой. В отличие от других цитохромов, цитохромоксидаза способна взаимодействовать с кислородом – конечным акцептором электронов.

14\ Ингибиторы электронного транспорта

Соединения этого класса нарушают функционирование дыхательной цепи ми-хондр за счет связывания с отдельными ферментными белками или кофермен-тами, которые принимают непосредственное участие в переносе электронов от субстратов био-логического окисления на О2. При поступлении в организм человека или животных этивещества действуют как клеточные яды, вызывая феномен тканевой гипоксии.

Ротенон - ингибитор транспорта электронов через НАДН-коэнзим Q-редук-тазний комплекс. Ротенон применяется как инсектицид.

Амобарбитал (амитал) и близкий к нему по структуре секобарбиталом(Секонал). Эти производные барбитуровой кислоты (барбитураты) применяются в фарма-кологии как снотворные средства. Вместе с тем, барбитураты, подобно ротеноном, являетсяактивными ингибиторами клеточного дыхания, блокируя электронный транспорт науровне НАДН-коэнзим Q-редуктазы.

Пиерицидин А - антибиотик, также блокирует НАДН-коэнзим Q-редуктазнойкомплекс за счет конкурентного взаимодействия с убихинона.

Антимицин А - антибиотик, блокирует дыхательную цепь митохондрий на уровнепереноса электронов через комплекс III (цитохром b - цитохром c1).

Цианиды (ионы CN -) - мощные клеточные яды, которые являются ингибиторами транспортаэлектронов на терминальной участке дыхательной цепи митохондрий (в цито-хромоксидазному комплексе). Ионы CN - образуют комплексы с ферри (Fe3 +) -формой молекул гема цитохромоксидазы, блокируя их восстановление до ферро(Fe2 +) - форм.

Монооксид углерода (CO) - ингибирует цитохромоксидазы путем связыванияс участком гема, который взаимодействует с молекулой кислорода.Ингибиторы окислительного фосфорилирования

Ингибиторы окислительного фосфорилирования блокируют как окисление субстратов, так ифосфорилирования АДФ в митохондриях.

Олигомицин - антибиотик, противодействует как фосфорилированию АДФ в АТФ,так и стимуляции поглощения О2, наблюдается после добавления к митохондрийАДФ (феномен "дыхательного контроля"). Механизм действия олигомицину заключается в ингибиторырування функции АТФ-синтетазы.

Разъединители окислительного фосфорилирования

Соединения этого класса вызывают "неконтролируемое" дыхание митохондрий,которое не зависит от функционирования системы фосфорилирования АДФ. В присутствииности разъединителей наблюдается активное поглощение митохондриями О2, незва-жаючи на снижение скорости (или отсутствие) генерации АТФ из АДФ и Фн.Согласно хемиоосмотичною теории, разъединители вызывают потерю мембранойпротонного потенциала - движущей силы генерации макроэргических связей АТФ.

К разъединителей окислительного фосфорилирования относятся:

- 2,4-динитрофенол и соединения, близкие к нему по химической структуре(Динитрокрезол, пентахлорфенол)

- СССР (карбонилцианид-м хлорфенилгидразон) - соединение, в 100 раз пере-выше специфической активностью 2,4 динитрофенол.

Способность разъединять дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондрияхимеют также гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин).

15\???

16\ Микросомальное окисление

Наряду с тканевым дыханием, в которое вовлекается от 80% до 90% потребляемого человеком кислорода, в организме постоянно протекают и другие реакции с участием кислорода, в том числе микросомальноеисвободнорадикальноеокисление.

Микросомальное окисление не связано с синтезом АТФ. Механизм данного типа окисления субстрата кислородом предусматривает такое взаимодействие субстрата (S) с молекулярным кислородом, при котором один атом кислорода включается в окисляемый субстрат, другой – в молекулу воды. За счёт включения кислорода в молекуле окисляемого субстрата возникает гидроксильная группа (-ОН), поэтому данный вид окисления называется гидроксилированием.

SН + О2+ А∙Н2→S-ОН + Н2О + А

где SН – окисляемый субстрат; А∙Н2– донор водорода (аскорбиновая кислота или НАДФ∙Н2).

Ферменты, участвующие в оксигеназном окислении, называются гидроксилазами, либооксигеназами. Эти ферменты содержат в активном центре ионы металлов с переменной валентностью (Fe,Cu). Гидроксилазы могут существовать в растворимом виде в клеточном соке, или в виде специальных групп окислительных ферментов, расположенных в мембранах цитоплазматической сети печёночных клеток, митохондрий клеток коры надпочечников и т.д. При растирании ткани фрагменты цитоплазматической сети самопроизвольно замыкаются в пузырьковидные структуры, называемыемикросомами, поэтому данный тип окисления называют микросомальным. Группа окислительных ферментов микросом представляет собой циклическую цепь транспорта электронов и протонов, источником которых служит преимущественно НАДФ∙Н2. Главным компонентом этой системы является цитохром Р450с катионом железа (Fe3+ ↔Fe2+) в активном центре, где начинается окисление субстратов. Название цитохрома связано с тем, что его восстановленная форма связывает оксид углерода СО и приобретает характерное поглощение света при 450 нм.

При взаимодействии цитохрома Р450с субстратом и кислородом происходит их активация и окисление не только субстрата, но и НАДФ∙Н2. Благодаря этому цитохром Р450отдаёт молекуле кислорода четыре электрона. В результате один из атомов кислорода внедряется по связи С-Н молекулы окисляемого субстрата, а другой – восстанавливается с образованием воды.

Биологическая роль микросомального окисления:

1. Синтез различных веществ. Растворимые ферменты с участием аскорбиновой кислоты в качестве донора водорода осуществляют синтез адреналина и норадреналина в хромаффинной ткани; пигмента меланина из тирозина в коже, радужке и сетчатке глаза; основного белка соединительной ткани – коллагена. Ферменты микросом участвуют в образовании ненасыщенных жирных кислот; желчных кислот и стероидных гормонов надпочечников из холестерина, лейкотриенов из арахидоновой кислоты.

2. Обезвреживание различных токсических веществ в печени. Особенно это относится к чужеродным веществам не природного происхождения, называемымксенобиотиками. При микросомальном окислении токсические вещества становятся водорастворимыми, в результате они не накапливаются в клетке, а легко выводятся с мочой. Известно свыше 7000 наименований соединений, окисляющихся микросомальной системой печени. Одна из главных особенностей цитохрома Р450 – это способность его белка изменять свою конформацию в ответ на появление в организме того или иного ксенобиотика, обеспечивая тем самым эффективное взаимодействие с ним. За счёт такой приспособляемости цитохром Р450является универсальным ферментом детоксикации, способным взаимодействовать почти с любыми соединениями. Единственной требование к окисляемому субстрату – он должен быть неполярным, поскольку цитохром Р450находится в липидном слое мембран.

17\ В катаболизме различают три стадии:

1). Полимеры превращаются в мономеры (белки – в аминокислоты, углеводы в моносахариды, липиды – в глицерол и жирные кислоты). Химическая энергия при этом рассеивается в виде тепла.

2). Мономеры превращаются в общие продукты, в подавляющем большинстве в ацетил-КоА. Химическая энергия частично рассеивается в виде тепла, частично накапливается в виде восстановленных коферментных форм (НАДН, ФАДН2), частично запасается в макроэргических связях АТФ (субстратное фосфорилирование).

1-ая и 2-ая стадии катаболизма относятся к специфическимпутям, которые уникальны для метаболизма белков, липидов и углеводов.

3). Заключительный этап катаболизма, сводится к окислению ацетил-КоА до СО2и Н2О в реакциях цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса) –общийпуть катаболизма. Окислительные реакции общего пути катаболизма сопряжены с цепью тканевого дыхания. При этом энергия (40-45%) запасается в виде АТФ (окислительное фосфорилирование).

В результате специфических и общих путей катаболизма биополимеры (белки, углеводы, липиды) распадаются до СО2, Н2О иNH3, которые являются основными конечными продуктами катаболизма.

Ацетилкофермент А, ацетил-коэнзим А, сокращённо ацетил-КоА — важное соединение в обмене веществ, используемое во многих биохимических реакциях. Его главная функция — доставлять атомы углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот, чтобы те были окислены с выделением энергии. По своей химической структуре ацетил-КоА — тиоэфир между коферментом А (тиолом) и уксусной кислотой (носителем ацильной группы). Ацетил-КоА образуется во время второго шага кислородного клеточного дыхания, декарбоксилирования пирувата, который происходит в матриксе митохондрии. Ацетил-КоА затем поступает в цикл трикарбоновых кислот.

Ацетил-КоА — важный компонент биологического синтеза нейротрансмиттера ацетилхолина. Холин, в соединении с ацетил-КоА, катализируется ферментом холинацетилтрансферазой, чтобы образовать ацетилхолин и коэнзим А.

Дегидрогеназ пирувата и реакции пируват формиат лиазы

Кислородное преобразование пирувата в ацетил-КоА называют реакцией дегидрогеназа пирувата. Она катализируется пируватдегидрогеназным комплексом. Другие преобразования между пируватом и ацетил-КоА возможны. Например, пируват формиат лиазы преобразуют пируват в ацетил-КоА и муравьиную кислоту.

Метаболизм жирных кислот

У животных ацетил-КоА является основой баланса между углеводным обменом и жировым обменом. Обычно ацетил-КоА из метаболизма жирных кислот поступает в цикл трикарбоновых кислот, содействуя энергетическому обеспечению клеток. В печени, когда уровень циркуляции жирных кислот высок, производство ацетил-КоА от разрыва жиров превышает энергетические потребности клетки. Чтобы использовать энергию, доступную из лишних ацетил-КоА, создаются кетоновые тела, которые затем могут циркулировать в крови.

Другие реакции

• Две молекулы ацетил-КоА могут быть соединены, чтобы создать ацетоацетил-КоА, что будет первым шагом в ГМГ-КоА/биосинтезе холестерина, предшествующем синтезу изопреноидов. У животных ГМГ-КоА — это жизненный предшественник синтеза холестерина и кетоновых тел.

• Ацетил-КоА — также источник ацетил-группы, включённой в определённые лизиновые остатки гистоновых и негистоновых белков в посттрансляционной модификации ацетилирования, реакции, катализируемой ацетилтрансферазой.

• У растений и животных цитозольный ацетил-КоА синтезируется АТФ цитратлиазой. Когда глюкоза изобилует в крови животных, она преобразуется посредством гликолиза в цитозоле в пируват, а затем в ацетил-КоА в митохондрии. Избыток ацетил-КоА вызывает производство избыточных цитратов, которые переносятся в цитозоль, чтобы дать начало цитозольному ацетил-КоА.

• Ацетил-КоА может быть карбоксилирован в цитозоле в ацетил-КоА карбоксилазу, давая начало малонил-КоА, необходимого для синтеза флавоноидов и родственных поликетидов, для удлинения жирных кислот (образование восков), для образования кутикулы и масла в семенах у членов рода Капуста, а также для малонации протеинов и других фитохимических соединений.

18\ Окислительное декарбоксилирование пировиноградной и a-кетоглутаровой кислот в митохондриях

Этот вариант дыхательной цепи удлинен по сравнению с полной цепью за счет того, что первое звено катализируется не никотинамидным ферментом, а мультиферментным комплексом. Это единая надмолекулярная структура. В состав этого комплекса входят 3 фермента и 5 коферментов. Такой комплекс называется мультиферментным комплексом окислительного декарбоксилирования a-кетокислот, и он окисляет два субстрата:

1. Пировиноградную кислоту (пируват, ПВК)

Окисляется с помощью ферментов пируватдегидрогеназного комплекса;

2. a-кетоглутаровую кислоту (a-КГ)

Окисляется с помощью ферментов a-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса.

Оба комплекса ферментов работают одинаково. Они катализируют реакции окислительного декарбоксилирования соответствующей a-кетокислоты.

Окислительное декарбоксилирование пирувата происходит в матриксе митохондрий. Транспорт пирувата в митохондриальный матрикс через внутреннюю мембрану митохондрий осуществляется при участии специального белка-переносчика по механизму симпорта с Н+. Превращение пирувата в ацетил-КоА описывают следующим суммарным уравнением:

СН3-СО-СООН + NAD+ + HSKoA → CH3-CO ∼SKoA + NADH + H+ + CO2

В ходе этой реакции происходит окислительное декарбоксилирование пирувата, в результате которого карбоксильная группа удаляется в виде СО2, а ацетильная группа включается в состав ацетил- КоА. Один атом водорода оказывается в составе NADH, а другой в виде Н+поступает в среду. Реакция необратима, поскольку ΔG0'= -33,5 кДж/моль.