Вопрос 1. Опишите строение пируватдегидрогеназного комплека. Как регулируется пируватдегидрогеназный комплекс? Дайте характеристику витаминов и коферментов, используемых в процессе.
В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:
Пируватдегидрогеназа (Е1, ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом является тиамин- дифосфат, катализирует 1-ю реакцию.
Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е2), ее коферментом является липоевая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е3), кофермент – ФАД, катализирует 4-ю и 5-ю реак- ции.
Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими фер- ментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.
Регуляция ПВК
Осуществляется различными способами:
доступностью субстратов, ингибированием продуктами реакциии, аллостерически и путем ковалентной модификации.
1)Ковалентная модификация
В пируватдегидрогеназном комплексе имеются еще 2 вспомогательных фермента – ки- наза и фосфатаза, участвующие регуляции активности пируватдегидрогеназы (Е1) путем фосфорилирования и дефосфорилирования.
Киназа активируется при избытке АТФ и продуктов реакции – НАДН и ацетил-SКоА.
2) Аллостерическая регуляция
ингибиторы - продукты реакции (ацетил-КоА и НАДН) активируют киназу ПДК
активаторы - субстраты реакции (пируват, НАД+, КоА), а также инсулин и ионы Cа2+
Коферменты:
1. Тиаминдифосфат - производное витамина В1 (тиамин)
2. Флавинадениндинуклеотид - производное витамина В2 (рибофлавин)
3. Никотинамидадениндинуклеотид - производное витамина В3 (ниацин)
4. Коэнзим А - производное витамина В5 (фолиевая кислота)
Вопрос 2. Дайте харакеристику митохондриям, их функции и дисфункции. Что такое митохондриальные болезни? Укажите причины развития гипоэнергетических состояний.
Митохондрия ограничена двумя мембранами - гладкой внешней и складчатой внутренней, имеющей очень большую поверхность. Складки внутренней мембраны глубоко входят в матрикс митохондрий, образуя впячивания - кристы. Пространство между внешней и внутренней мембранами обычно называют межмембранным пространством.
Мембраны митохондрий содержат интегральные мембранные белки. Во внешнюю мембрану входят порины, которые образуют поры и делают мембраны проницаемыми для веществ с молекулярной массой до 10 кДа. Внутренняя же мембрана митохондрий ПОЧТИ исключение составляют О2, СО2, Н20. Внутренняя мембрана митохондрий характеризуется необычно высоким содержанием белков (75%). В их число входят транспортные белки-переносчики, ферменты, компоненты дыхательной цепи и АТФ-синтаза.
Функции:
В них синтезируется большая часть необходимого клетке АТФ.
В митохондриях локализованы следующие метаболические процессы: превращение пирувата в ацетил-КоА, катализируемое пируватдегидрогеназным комплексом: цитратный цикл; дыхательная цепь, сопряженная с синтезом АТФ ( «окислительное фосфорилирование»);
Патологии митохондрий
Передаются только по материнской линии. При делении митохондрий, ДНК случайным образом распределяется между потомками. Мутации мтхДНК могут накапливаться и приводить к тяжелым заболеваниям.
Атрофия зрительного нерва Лебера
Вызвана мутацией участка мтхДНК, который кодирует одну из субъединиц комплекса I. Болезнь проявляется во взрослом возрасте и приводит к потере зрения.
Митохондриаьная энцефаломиопатия, лакоацидоз и инсультоподобные эпизоды (синдром MELAS)
Вызвана мутацией в гене, кодирующем тРНК митохондрий. Эта мутация влияет на транскрипцию мтДНК, в рез-те чего нарушается структура всех комплексов дых. цепи, кроме II, который полностью кодируется ядерным геномом.
Болезнь Ли
Дегенеративное заболевание ЦНС, обычно развивается в раннем возрасте. Чаще всего причиной болезни является мутации участков ядерных геномов, кодирущих компоненты дых. цепи. Однако в некоторых случаях болезнь развивается из-за мутаций митохондриаьных генов. При болезни Ли может быть нарушена активность АТФ-синтазы или комплексов I, II, III, IV.