12. Глиоксилатный цикл и его физиологическая роль

Глиоксилатный цикл – альтернатива циклу Кребса, часть метаболизма конверсии жиров в углеводы вместе с процессами окисления жирных кислот и глюконеогенезом.

Окисление жирных кислот: свободные жирные кислоты поступают в глиоксисомы, здесь начинается процесс их β-окисления, в результате которого от каждой молекулы жирной кислоты отщепляется по 2С-фрагмента, которые вешаются на КоА. В результате β-окисления образуются НАДН и перекись. НАДН выносится из глиоксисом, а перекись разлагается каталазой.

Глиоксилатный цикл: ацетил-КоА является субстратом для глиоксилатного цикла.

3 фермента – цитратсинтаза (1), аконитаза(2) и малатдегидрогеназа(5) – общие для ЦТК и глиоксилатного цикла.

Уникальные ферменты – цитратлиаза (3), малатсинтаза(4)

Таким образом в цикле из 2 ацетильных остатков, повешенных на КоА, образуется сукцинат, который далее используется дли синтеза углеводов.

Про глюконеогенез из сукцината не пишу, т.к. об этом в вопросе не спрашивали.

Физиологическая роль глиоксилатного цикла - использование накопленных жиров для энергетических нужд клетки.

1. Окислительно-восстановительные компоненты этц дыхания. Химическое строение и свойства.

КОПЛЕКС 1, НАДН-ДЕГИДРОГЕНАЗА

• молекулярная масса 700-900 кДа

• от 23 до 43 субъединиц

• 14 субъединиц у прокариот гомологичины 14 субъединицам кора комплекса у эукариот, все остальные субъединицы – белковая шуба

• L-образная форма – старый башмак: гидрофобная подошва в мембране (кодируетя ядерными белками) и гидрофильная голень (у растений из 9 субъединиц, кодирование митохондриальное) обращена в матрикс.

• В гидрофильной части – ФМН, в гидрофобной – 6-7 железосерных центров (N_1-7)

• 2 сайта связывания убихинона, один из которых прочно связан с хиноном всегда.

• ингибитор – ротенон

• о кисляет НАДН из матрикса (Е= -0,32В) и восстанавливает убихинон (Е= +0,09В), на каждую молекулу НАДН перекачивается 4Н⁺

*** механизм работы (не очевидно, что надо это учить)

КОМПЛЕКС 2, СУКЦИНАТДЕГИДРОГЕНАЗА

• молекулярная масса 125 кДа

• 4 субъединицы – А,В - гидрофильные,С,Д - гидрофобные (ядерное кодирование)

• редокс-центры – ФАД, 3железосерных кластера, гем b-типа

• ингибитор – щавелевоуксусная кислота

• окисляет сукцинат (Е= -0,025В) до фумарата и восстанавливает убихинон (Е= +0,09В)

• не вносит вклад в перенос протонов, функционирует только как переносчик элеткронов

КОМПЛЕКС 3, ЦИТОХРОМ bc₁ – КОМПЛЕКС

• молекулярная масса – 250 кДа

• полностью митохондриальное кодирование!

• редокс-центры – цитохром b c гемами 2 типов: b_L с низким редокс-поетнциалом, b_H с высоким; железосерный белок Риске с 2Fe-2S центрами; цитохром с₁, центры связывания убихинона – Q_in и Q_out

• функционирует как димер

• ингибитор – антимицин А – связывается с Q_in

• окисляет восстановленный убихинон и окисляет цитохром с

• перенос в межмембранное пространство 4Н⁺

цитохром с – единственный белок, не интегрированный в мембрану, мол. масса 12,5 кДа

КОМПЛЕКС 4, ЦИТОХРОМОКСИДАЗА

• 125 кДа, 13 субъединиц

• редокс-центры расположены на субъединицах 1 и 2.

На суб. 2 находится СuA-центр с 2 атомами Cu. Одноэлектронный переносчик, медь меняет степень окисления с +2 до +1

на суб. 1 находится 3 редокс центра: гем а, биядерный центр гем а₃-СuВ

• функционирует как димер

• ингибиторы – СО, цианид, азид.

• последовательно окисляет 4 цитохрома с и восстанавливает О₂ до Н₂О

• электронный транспорт сопряжен с переносом 4 протонов в межмебранное пространство и захватом 4 протонов для образования воды