Окислительное декарбоксилирование пирувата. Пируватдегидрогеназный ферментный комплекс.
ПВК + CoA-SH + NAD+ –(PDH)→ AcCoA + CO2 + NADH+H+
PDH – мультиферментная сис-ма (неск. десятков мол.) с опр. пространств. стр-рой. Субстрат, попав в PDH, выйдет в виде продукта (интермедиаты не выделяются).
Ферменты: Е1. ПируватДеКарбоксилаза, коферм. – TDP (тиаминдифосфат) (вит.В1).
Е2. ДиГидроЛипоат АцетилТрансфераза, коф. – липоат (витаминопод. соед.).
Е3. Дегидрогеназа ДиГидроЛипоата, коф. – FAD (предш. – рибофлавин).
+ CoA (педш. – пантотенат).
+ NAD (предш. – вит.В5).
PDH оч. крупн. М 7-10 млн Да, ~ по 30 мол. Е1, Е2, 10мол. Е3. Коферменты у Е1, Е2, Е3 соединены прочно, не диссоц.
Регуляция. Ингибиторы – продукты, активаторы – субстраты. Регул. по типу фосфорил/дефосфорил – быстрый тип регул. Продукты р-ии акт. протеинкиназу → фосфорил. Е1 (ключ.!) по остаткам Ser → Е1 неакт.
Если ↑[Ca2+] входит в мтх, это свид. о том, что АТР в кл. мало. Инсулин актив. PDH в жировой тк. КА – в серд. мышце.
Генетич. дефекты работы PDH: любой дефицит → сниж. скорости. Симптомы: лактатацидоз, усил. анаэробн. Ох, накапл. ПВК и Ala, неврологич. расстр.
Судьба ПВК. (1) → Ala (переаминирование: АЛТ, пиридоксальфосфат (произв. вит.В6)). (2) →лактат (последняя р-ия анаэр. гликолиза, ЛДГ, NAD+, предш. – вит.РР). (3) →оксалоацетат (глюконеогенез, пируваткарбоксилаза, биотин, вит.В7). (4) →АсСоА (PDH). №1,2 – в ц/пл, №3,4 – в матриксе мтх.
Цикл лимонной кислоты. Локализация, регуляция, функции.
(1) ключ.!
Для р-ий 4–6 ферм. α-КГ ДГ (Е1, Е2, Е3). Е1=α-КГ декарбоксилаза (коф. – тиаминпирофосфат (TDP), вит.В1), Е2=ДЕГидроЛипоил СукцинилТрансфераза (коф. – липоат (витаминопод. соед.)), Е3=ДигидроЛипоил ДГ (коф. – FAD, вит.В2).
+ СоА – пантотеновая к-та, вит.В3; + NAD – вит.В5.
В р-ии 7 выд. GTP. М.б. превращен в ATP с пом. нуклеотиддифосфаткиназы.
Субстратное фосфорилирование – фосфорил. с переносом макроергич. св. от одного макроергич. соед. на ADP или GDP.
Сумм. ур-ие ЦТК: AcCoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi → 2CO2 + CoA + 3(NADH+H+) + FADH2 + GTP
Регуляция: (1) анаплеротические р-ии (р-ии, спос. увелич. концентр. интермедиатов, ист. – БЖУ). 1.1. метаболизм а/к.
1.2. в обм. у/водов: ПВК из Glc; ПВК→оксалоацетат. 1.3. в обм. липидов: АсСоА из ВЖК (β-Ох); глицерин→ПВК (меньше).
(2) по типу отриц. обр. связи. Аллостерич. ферм.: цитратсинтаза, изоцитрат ДГ, α-КГ ДГ (ATP, NADH – ингибиторы).
(3) скорость раб. дых. цепи: регенерация NAD+, доступность ADP («дыхательный контроль»).
(4) ингибиторы ЦТК. 4.1. фторацетат (в р-ию с ЩУК → суицидное ингибирование). 4.2. маланат (ингиб. сукцинат ДГ, т.к. оч. похож на сукцинат → обратимое конкурентное ингибир.). 4.3. тиоловые яды (соли тяж. металлов, окислители, алкилирующие агенты: Ох –SH группы днгидрогеназ).
Ф-ии ЦТК: катаболическая, анаболическая, водороддонорная.
Строение митохондрий и организация электрон-транспортной цепи. Ингибиторы дыхательной цепи.
Общие и специфические пути катаболизма белков, жиров и углеводов (по Кребсу). Виды биологического окисления.
Человек и животные – гетеротрофы. Метаболизм: аэробный, анаэробный. 1 моль Glc (180 г) → анаэр:45’000 кал, аэр:686’000 кал. Энергетич. обмен – трансформация эн. хим. в-в в эн. АТР или др. конвертир. формы и исп. кл. этих фор эн. для соверш. работы. Конвертир. формы эн.: АТР, ΔμН+, ΔμNa+. Пища – источник эн., но она почти не сод. первичных доноров Н+ (в-в, кот. легко м.б. окислены) и восстановленных эквивалентов. Перв. доноры: ПВК, АсСоА, α-КГ, сукцинил-СоА, фумарат, оксалоацетат.
Стадии катаболизма:
Биологическое Ох – Ох орг. в-в в живом организме; –сов-ть б/х р-ий, происх. в жив. орг., в кот. орг. в-ва через ряд посл. р-ий подв. Ох; – сложный долгий многоступенч. процесс, в кот. участв. Red-Ox ферменты (в он., ДГ). ДГ: никотиновые (NADHH+ более энергоемкое соед, чем FADH2), флавиновые (FAD – более сильный восстанов., чем NAD+).
Биологическое Ох, виды: (1) тканевое дыхание (длинная е-трансп. цепь, рез-т – синт. 1 АТР); (2) свободное Ох (длинная е-трансп. цепь, но без синт. АТР); (3) микросомальное Ох (коротк. е-трансп. цепь, не синт. АТР); (4) Ох с пом. оксидаз (нет е-трансп. цепи, осущ. спец. ферментами, е переносится на О2 с образов. Н2О или Н2О2: 4.1) аэробн. ДГ, т.к. сод. FMN и FAD: MAO, DAO, ксанттиноксидаза, глюкозооксидаза. 4.2) сод. гем в кач-ве простет. гр.: цитохром аа3.
Синтез АТР: ADP + Pi –(+E)→ ATP + H2O
В орг. Ох, как правило, сопряжено с фосфорилированием → окислительное фосфорилир. (идет на внутр. мембр. мтх; синт. АТР из ADP и Pi, сопряж. с Ох субстр. и переносом е по дых. цепи).