Вопрос 6

Пировиноградная кислота является продуктом окисления глюкозы. Ее судьба

различна в зависимости от доступности кислорода в клетке. В анаэробных условиях

она восстанавливается до молочной кислоты. В аэробных условиях происходит ее

окислительное декарбоксилирование до уксусной кислоты, переносчиком которой

служит коэнзим А.

Превращение, состоящее из пяти реакций, осуществляется полиферментным

комплексом, прикрепленным к внутренней митохондриальной мембране со стороны

матрикса. В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов.

С О С Т А В П И Р У В А Т Д Е Г И Д Р О Г Е Н А З Н О Г О К О М П Л Е К С А

Пируватдегидрогеназа (Е1), ее коферментом является тиаминдифосфат, ката-

лизирует 1-ю реакцию. (витамин В1)

Дигидролипоамид-ацетилтрансфераза (Е2), ее коферментом является липое-

вая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.

Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е3), кофермент – ФАД, катализирует 4-ю и 5-ю

реакции.

Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими

ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.

Стадия 1-пируват соединяется с ТДФ в составе Е1 и подвергается декарбоксилированию.

Стадия 2-дигидролипоилтрансацетилаза( Е2) катализирует перенос атомов водорода и ацетильной группы от ТДФ с образованием ацетилтиоэфира липоевой кислоты.

Стадия 3-КоА взаимодействует с ацетильным производным Е2, в результате образуется ацетил-КоА.

Стадия 4- Е3 катализирует перенос атомов водорода от восстановленных липоильных групп на ФАД.

Стадия 5- востанновленный ФАД*Н2 передает водород на НАД+ с образованием НАДН.

Цикл лимонной кислоты(ЦТК)-заключительный этап катаболизма, в котором углерод ацетильного остатка ацетил-КоА окисляется до 2 молекул СО2. Атомы водорода, освобождающиеся в окислительно-востановительных реакциях, под действием дегидрогеназ доставляются в ЦПЭ при участии НАДН+ и ФАДН2, в результате происходят синтез воды и окислительное фосфорилирование АДФ. В условиях организма окисление ацетильного остатка происходит в результате 8 реакций.

Регуляция

В пируватдегидрогеназном комплексе имеются еще 2 вспомогательных регуля-

торных фермента – киназа и фосфатаза, участвующие в фосфорилировании-

дефосфорилировании пируватдегидрогеназы (Е1).

Киназа может активироваться избытком АТФ, НАДН, ацетил-S-КоА. При этом она

фосфорилирует пируватдегидрогеназу, инактивируя ее.

Фосфатаза, активируясь кальцием или инсулином, отщепляет фосфат и активи-

рует пируватдегидрогеназу.

Таким образом, в состоянии покоя при достаточном количестве АТФ пиру-

ватдегидрогеназа неактивна, окисление глюкозы прекращается и она может

использоваться на какие-либо синтетические процессы. Как только клетка

начинает работать, уровень АТФ и НАДН резко снижается, киназная реакция

останавливается, в результате дефосфорилирования пируватдегидрогеназа

активируется, начинается окисление глюкозы.

Пируват + НАД⁺ + HS-KoA –> Ацетил-КоА + НАДН + Н⁺ + СO₂.

Вопрос 7

Ц И К Л Т Р И К А Р Б О Н О В Ы Х К И С Л О Т

Образующийся ацетил-S-КоА вступает в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса).

Цикл Кребса протекает в матриксе митохондрий, включает 8 реакций. Это метаболический путь состоит из реакций, в результате которых ацетильный остаток ацетил-КоА окисляется до СО2 и Н2О.Его основная роль заключается в генерации атомов водорода для работы дыхательной цепи, а именно 3-х молекул НАДН и 1-й молекулы ФАДН2. Кроме этого, в ЦТК образуется 1 молекула АТФ; предшественник гема сукцинил-S-КоА; кетокислоты, являющиеся аналогами аминокислот – альфа-кетоглутарат для глутаминовой кислоты, оксалоацетат для аспарагиновой.

Регуляция

1. Главным и основным регулятором ЦТК является оксалоацетат, а точнее его доступность. Наличие оксалоацетата вовлекает в ЦТК ацетил-S-КоА и запускает цикл.

В нормальных условиях в клетке имеется баланс между образованием ацетил-S-КоА (из глюкозы, жирных кислот или аминокислот) и количеством оксалоацетата. Источниками оксалоацетата является синтез из пирувата (анаплеротическая или пополняющая реакция), поступление из фруктовых кислот самого ЦТК (яблочной, лимонной),образование из аспарагиновой кислоты.

Недостаток в клетке глюкозы приводит к сниженному образованию пировиноградной кислоты, что

влечет за собой снижение количества оксалоацетата. Одновременная активация окисления жирных кислот и накопление ацетил-S-КоА запускает резервный путь утилизации ацетильной группы – синтез кетоновых тел. В организме при этом развивается закисление крови (кетоацидоз) с характерной

клинической картиной: слабость, головная боль, сонливость, снижение мышечного тонуса, температуры тела и артериального давления.