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.
СТРОЕНИЕ МТХ: внеш. мембр. проницаема для в-в с М 5-10 кДа (связ. с бол. кол-вом порина, форм. отв. d2-3нм; белок:липид=1:1), внутр. мембр. низкопроницаема, обр. кристы. Легко диффундируют только газы и мол. с М до 150 кДа. До 70% - белки, среди липидов – кардиолипин. Оч. гидрофобна, непрониц. для ионов. Для переноса разл. в-в организованы транслоказы, кот. переносят ADP, ПВК в матрикс, АТР, цитрат, Ас – из матрикса.
Межмембр. пр-во: ферм. нуклеозиддифосфат киназа, аденилатциклаза.
Нар. мембр.: МАО, ФЛ С, ферменты удлинения цепи жирн. к-т, фосфохолинтрансфераза.
Внутр. мембр: АТР-синтаза, сукцинат ДГ, корнитинацилтрансфераза, разл. транслоказы.
Внутр. мембр сопрягает Ох и фосфорил.
Принцип работы дыхательной цепи
Образ. в р-иях катаб. NADH и FADH2 передают атомы водорода (т.е. H+ и e) на ферм. дых.цепи.
e движ. по ферментам дых.цепи и теряют энергию.
Эта энергия используется на выкач. Н+ из матрикса в межмембр. пр-во.
В конце дых.цепи e попадают на O2 и восст. его до H2O.
Н+ стремятся обратно в матрикс и проходят через АТФ-синтазу.
При этом они теряют энергию, которая исп. для синтеза ATP.
Т.о., восст. формы NADH+H+ и FADH2 окисляются → присоединение фосфата к ADP, т.е. фосфорилирование. Поэтому все вместе = окислительное фосфорилирование.
Всего цепь переноса электронов (англ. electron transport chain) включает в себя ок. 40 разнообразных белков, которые организованы в 4 больших мембраносвязанных мульферментных комплекса. Также существует еще один комплекс, участвующий не в переносе электронов, а синтезирующий АТФ.
Строение ферментативных комплексов дыхательной цепи