Вопрос 2:пока засекречен Билет № 9

1. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Характеристика мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы. Значение процесса.

2. Биохимические механизмы токсичности металлов (Pb, Cd, Hg).

Вопрос 1:

Окислительное декарбоксилированиепирувата(пировиноградной к-ты) происходит в матриксе митохондрий. Транспорт пирувата в митохондриальный матрикс через внуртеннюю мембрану митохондрий осуществляется при уастии специального белка-переносчика по механизму симпорта с Н⁺.

Превращение пирувата в АцетилКоА описывают уравнением

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

В результате этой реакции происходит окислительное декарбоксилированиепирувата, 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 обратима.

Превращение пирувата в ацетил-КоА включает 5 стадий.

Стадия 1. На этой стадии пируват соединяется с тиаминдифосфат(ТДФ) в составе Е₁ (пируватдекарбоксилаза) и подвергается декарбоксилированию. Пируват+Е₁-ТДФ→Гидроскиэтил-ТДФ+СО₂. В результате этой реакции образуется производное ТДФ с гидроксиэтильной группой при тиозоловом кольце.

Стадия 2.Дигидролипоилтрансацетилаза (Е₂) катализирует перенос атома водорода и ацетильной группы от ТДФ на окисленную форму липоиллизиновых групп с образованием ацетилтиоэфиралироевой к-ты.

Стадия 3. На стадии 3 КоА взаимодействует с ацетильным производным Е2, в результате чего образуется восстановенныйлипоильный остаток, простетическая группа Е2.

Стадия 4. На стадии 4 дигидролипоилдегидрогеназа(Е3) катализирует перенос атомов водорода от восстановленных липоильных групп на FAD- простетическую группу ф-та Е3.

Стадия 5. На стадии 5 восстановленный FADH₂передает водород на NAD⁺ с образованиемNADH.

Характеристика мультиферментного комплекса пируватдегидрогеназы.

Строение пируватдегидрогеназного комплекса.

Процесс окислительногодекарбоксилированияпирувата катализирует сложноорганизованный пируватдегидрогеназный комплекс. В пируватдегидрогеназный комплекс входит 3 ф-та: пируватдекарбоксилаза(Е1), дигидролипоилтрансацетилаза(Е2) и дигидролипоилдегидрогеназа(Е3), а также 5 коферментов: тиаминдифосфат(ТДФ), липоевая к-та, FAD, NAD+ и KoA. Кроме того, в состав комплекса входят регуляторные субъединицы: протеинкиназафосфопротеинфосфатаза.

Все эти ф-ты и коферменты объединены в мультиферментную систему, содержащую разные количества каждого из ферментов и имеющую молекулярную массу более 6х10⁶.

В центре комплекса распологаетсядигидролипоилтрансацетилаза (Е2) образуя его ядро. К дигидролипоилтрансацетилазе присоединены молекулы: пируватдекарбоксилазы(Е1) и дигидролипоилдегидрогеназы(Е3).

Пируватдекарбоксилаза содержит прочно связанный с белковой частью ТДФ, а дигидролипоилдегидрогеназа – FAD.

Липоиллизиновые группы центрального фермента (Е2) функционирует как поворотные «кронштейны», переносящие атомы водорода и ацетильные группы от одной ферментной молекулы комплекса к другой.

Пирувтдегидрогеназный комплекс характеризуется большим отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом, который обеспечивает наряду с восстановлением кофермента (NADH) образование высокоэнергетической связи в ацетил-КоА.

Структурное объединение 3 видов ферментов создает возможности для координации отдельных этапов сложной ферментативной реакции. Все промежуточные продукты реакции окислительного декарбоксилированияпирувата прочно связаны с комплексом, что увеличивает суммарную скорость процесса и сводит к минимуму побочные реакции.

Пируватдегидрогеназный комплекс кодируется ядерной ДНК. Транспорт субъединиц ПДК в митохондрии происходит сложным путем за счет энергии АТФ или трансмембранного электрохимического потенциала при участии белков теплового шока, или шаперонов, предотвращающих их преждевременный фолдинг до поступления в митохондриальный комплекс или внутреннюю мембрану митохондрий.