Тимин биохимия

Метаболизм представляетсобойвысоко

координированнуюцеленаправленнуюкл

е-

точнуюактивность,

обеспеченнуюучастиеммногвза мосвязанныхферментативных

и-

стем.

3. Специфическая – синтез

распад биом,необходимыхлекулдлявыполнениясп

е-

цифическихклеточныхфункций.

А Н А Б О Л И З М

Анаболизм – этобиосинтезбелков,

полисахаридов,

и-

пидов,

нуклеинкислотдругихмакромолекулвыхизмалых

молекул-предше.Посонсопровождтвенниковкольку

ается

усложнениемструктуры,тотребузатратэнергии.Источн

энергияАТФ

и-

комтакойэнергииявляется

.

Такжедлябиосиннекоторыхвеществжирныееза( ки

с-

лоты,холе

стерол)требуюбогатыеэнергиейатомысяводор

о-

да – ихисточникомявляется

НАДФН. Молекулы НАДФН об-

разуютсяв

реакциях

окисленияглюкозо

-6-фосфата(

см

"Пентозофосфатныйпутьокисленияглюкозы

")иоксалоацетасм(Биосин" жирныхки теза

с-

лот") . В реакциях анаболизма НАДФНпередаетсвоиатомыводородана

синтетическиер

е-

акции окисляетсядоНАДФ.

Такф

ормируется НАДФ-НАДФН-цикл.

К А Т А Б О Л И З М

Катаболизм – расщепление иокисление

сложныхрганическихмолекулдоболеепр

о-

стыхконечныхпродуктов.Оносопровождаетсявысвобождениемэнергии,заключенной

сложной структуревеществ.

Большаячасть

высвобожденной энергиирассеиваетсяде

тепла.Меньшаячастьэтой

нергииперехватывается" "коферментамиокислительныхреа

к-

цийНАДФАД,некотораячастьсразуисподсинтляьзуАТФ. езатся

атомыв

одорода,высвобреаокждаемыецияхисленияв

Следуетзаметить,что

е-

ществ,могутиспоклтолькоьзоватьсяеткойподвумнаправлениям:

1)на

анаболические реакциивсоставе

НАДФН.

2)наобразование

АТФ всоставе НАДН и ФАДН2 вдыхательнойцепи

митохондрий

(смниже).

Весь катаболиподрнатриэтапазделяется:м

Iэтап

Происходитв

кишечнике (переварил) щивание

лизосомах прасщеплении

ужененужныхмолекул.Приэтомосвоколоб1%энергииждается,заключвмолекнной

у-

ле.Онарассеиваетсявидетепла.

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

81

IIэтап

Вещества,образованные

привнутргидролизеклеточном

илипроникающиевклеткуиз

крови,обычнопревращаются

пировкислотуноградную

,

ацетильнуюгруппу

(всоставе

ацетил-SКоА),ивнекоторые

другиемелкиеорганические

о-

лекулы.Локализациявторого

этапа – цитозоль и митохон-

дрии.

Частьэнергиирассеивается

ввидетепримернола13%

энергиивеществаусваивает

ся,

т.е.запасаввидемакроэргтся

и-

ческихсвязейАТФ.

IIIэтап

Всереакцииэтогоэтапа

идутв

митохондриях.Ацетил

-

SКоА

включаетсяреакции

циклат

рикарбоновыхкислот

иокислядоуглгекислоготся

а-

за.Выделенныеатомыводорода

соединяютНАДФАДвосстанавливаютихя.ПослеэтогоНАДНФАДН

,расположеннуюнавнутреннеймемитбране

2 переносят

водород цепьдыхательферментовых

о-

хон.Здвесьрий

результпроцессаподназваниемте"

окислительноефосфорилирование

"

образуетсяводаиглавныйпродуктбиологическогоокисления

– АТФ.

Частьвыделенаэтомэтапеннмолекулыергиийрассеиваетсявидетеплаоколо

46%энергииисходноговеществаусваивае

тся,т.е.запасаетсявсвязяхАТФиГТФ.

Навторомэтапевыделяетсяоколо30%энергии,заключвмолекуле.Принной

этомзапасаетсяоколо13%отвсейэнергиивеществаили(примерно43%отвыд

е-

ленаэтнэтапеоэнергиимй

).

Втреэтвыапеьемделяетсяо70%

всейэнергиивещества.Изэтогоколичества

усваиваетсяпочти

дветрети(

66%),чтос ставоко46%отобщейляет.

Такобразоми, 100%

молекулярной энергииклетказапасаетбольшеполовины

– 59%Ниодинсоврем. двигательнимеетннтакогоыйКПДского

!

Общпутиологичеокисленияского

82

Энергия,высвобождреакцияхкатабол,з паемаяввидесвязейзма,называтся

е-

мых макроэргическими.Основнойиуниверсальноймолекулой,запасающейэнергию,я

в-

ляется АТФ.

ВсемолекулыАТФворганизменепрерыучаствкакихвуютно

-либореакциях,

посто-

яннорасщепляютсядоАДФивновьрегенерируют.Существуеттриосновныхспособа

с-

пользАТФ,ковторыекупеания

спроцессбразА омвания

ТФ получилиназвание

АТФ-

цикл.

О С НИОС ТВОНЧЫНЕИ К И

Э НВЕК РЛГЕИТИКЕ

В клеткесущ ствуют

четыре основных процесса,обеспечивающих

высвобождение

энергии изхимическихсвязей

приокислении

веществ иеезапасание

:

1. Гликолиз (2этап)

– окислениемолекулыглюкозыдодвухмолекул

пировиноград-

нойкислоты

, приэтом

образумолекулы2 АТФтся

иНАДН . Далеепировинограднаякисл

о-

та в аэробных условияхпре ацетилращается

-SКоА, в анаэробных условиях – в молочную

кислоту.

2. β-Окислениежирныхкислот

(2этап)

– окислежиркислотдонацыхиеетил

-SКоА,

здесьобразуютсямолекулыНАДНиФАДН

2. МолекулАТФ

"вчистомвиде"необразуется.

ппы (вс

о-

3. Циклтрикислотарбоновых

(ЦТК ,этап3

) – окисление ацетильнойгру

ставеацетил

-SКоА) илииныхкетокислот

доуглекислогогаза

. Реакции полногоцикла

со-

провождаютсяобразованием

1молекулыГ

ТФчто(эквивалентно

однойАТФ),молекул3

НАДНимолекулы1 ФАДН

2.

ФАДН2, полу-

4. Окислительноефосфорилирование

(3этап)

– окисляются НАДНи

ченные вреакцияхкатаболизма

глюкозыижирныхкислот.Приэтом

ферменты внутренней

мембраныитохондрий

обеспечивают образование оснковноголичества

клеточного АТФ

изАДФ (фосфорилирование).

ОсновнымспособомполученияАТФклеткеявлокислительноеетсяфосфорилиров

а-

ние.ОднакотакжеестьдругойспособфосфорилированияАДФдоАТФ

– субстратное фос-

форилирование.Этотспособсвязан

спередачеймакроэргфосфатаилэнергиического

макроэргическойсвязикакого

-либовеществасубстрата( )наАДФ.К

таким веществамотн

о-

сятсяметаболитыгликолиза(

1,3-дифосфоглицериноваякислота

, фосфоенолпируват),

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

83

циклатрикарбоновыхкислот(

сукцинил-SКоА) и креатинфосфат. Энергиягидролизаих

макроэргическойсвязивыше,чемАТФ

(7,3 ккал/моль

),ирольэтихвеществсводитс

яки с-

польздляфованиюсфорилирования

АДФ.

О К И СДЛЕИКТАЕРЛБЬ Н О Е

О К С И Л И Р О В А Н И Е

П И Р ОКВИИСНЛО Г Р А Д Н О Й

О Т Ы

Пировинкислограднаята

(ПВК,пируват)

яв-

ляетсяпрокислениядуктомглюкозы

инекоторых

аминокислот.Еесудьбаразличнавзависимостиот

анаэробных

доступнкислородавклетке.Всти

условияхонавосстанавливаетсядо

молочнойкисл

о-

ты.В аэробных условпроееияхсодит

окисли-

тельноедекарбоксилирование

доуксукиснойл

о-

ты,переносчикомкоторойслужиткоэнзимА.

Суммарноеуравнендекареакцотражии ет

р-

боксилировпирува,воссНАДтандоовление

НАДНиобразованиеацетил

-SKoA.

Превращениесосто

ит из пяти последовательных реакций,осуществляется мультифер-

ментнымкомпле,приквнутреннрепленнымсомитохондемсойсторб иальнойане

о-

ны матрикса.Всоставекомплексанасчитывают

3фермента

и 5коферментов :

Пируватдегидрогеназа (Е 1, ПВК-дегидрогеназа),еекофермявляетсянтом

тиамин-

дифосфат,катализирует1

-реакцию.

Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е 2),еекофермявляетсянтом

липоеваякисл

о-

та,катализирует2

-юи3 -юреакции.

Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е 3),кофермент – ФАД,катализирует4

-юи5 -юр

еак-

ции.

прочно связанысоответствующимифе

Помимоуказанныхкоферментов,которые

р-

ментами,вработекомплексапринимаютучастие

коэнзимА

и НАД.

Сутьпервыхресводитсяакцийдекарбоксилированиюпирувата(

катализируется

пируватдегидрогеназой,Е 1),о кислению пирувата доацетилапереносу

ацетила накоэ

н-

зим А( катализируется дигидролипоамид-ацетилтрансферазой, Е2).

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

85

Фосфатаза,активируясь ионами кальция илиинсулином,отщепляетфосфат

активи-

рует пируватдегидрогеназу.

Такимобразом,всостояниипокприд статоколиАТФпиручноместватдегидр

о-

генеактивнааза,окислениеглюкозы

прекращается,

ионаможетиспользоватьсянака

кие-

либосинтетическиепроцессы.Кактольколетканачинаетработать,уровеньАТФНАДН

резкоснижа,киназнаяреотакциястанавливается,

и врезультатедефосфорилирования

фермент активируется – начинаетсяокислениеглюкозы.

Вголовноммозгедоляпируват

а,поступающаянаПВК

-дегидрогеназу, составляет

80-90%, вотличиепечени,гд

еэтадолясоответствует15

-20%Впечени.

ПВК в

основном исподсинтляьзуоксалоацетата.заЭтимтсяобъясняетсявысокая

тиамина.

чувствительноснервнойтканидефицитуь

Ц И К Л Т Р И ККАИРСБЛООНТО В Ы Х

Образующийсяв

ПВК-дегидрогеназной реацетилкции

-SКоА

далеевступаетцикл

трикарбоновыхкислотЦТК(,

цикллимоннойкислоты,циклКребса).

ацетил и оксалоацетат (щавелевоуксуснаяки

Впервойреакциицикласвязываются

с-

лота)собразов

анием цитрата (лимоннойкислоты),далеепроисходит

изомеризация ли-

моннкислотыдизоцитратайдве

реакции дегидрирования свыделениемСО

2 ивосст а-

новлениемНАД.ВпятреакциийбразуетсяГТФ,этореакция

субстратногофосфорил

и-

рования.Послтреипредставляетакциидниесобой

дегидрирование, гидратацию иновое

дегидрирование субстратов.

Витогепослевосьмир циклаакцийвновьобразуетсяоксалоацетат.

ФункцииЦТК:

1. Энергетическая – заключается всинтезеодной

молекулы ГТФ (эквивалент наАТФ)и

в

генерацииатомовводработыородалядыхательнойцепи

(смниже)

,аименно трех мо-

лекул НАДН и одной молекулы ФАДН2;

2. Анаболическая – вЦТКобразуется

o

предшественникгема

– сукцинил-SКоА ,

o

кетокислоты,

способныепревращаться

аминокислоты – α-кетоглутарат дляглут

а-

миновойкислоты,

оксалоацетат дляаспарагиновой

,

o

лимоннаякислота

,исподсинтляьзужирныхкислотезамаяпри(определенных

условиях),

o

оксалоацетат,исподсинтльзуяглюкозыприе(определенныхмыйзаусловиях).

включает 8реакций

ЦиклКребса

протекает вматриксемитохондрий

. Онпредста

в-

ляетсобойпоследореакциисвязываательацетилащавелевоуксуснойыеиякислоты(

к-

сал)собразоваацетаталимокислоты,ееизнниемомйпослеризациидующиеакц

окислениясопутствующим

выделениемСО

2.Послевосьмиреакцийциклавновьобразуе

т-

сяоксалоацетат.

Общпутиологичеокисленияского

86

РЕ Г У Л Я Ц И Я ЦТК

1. ГлавиоснрегуляторомовнымЦТКявляется

оксалоацетат,аточнееего

до-

ступность.НаличиеоксалоацетаацетилвовЦТКлекает

-SКоА изапускает процесс.

Обычно вклеткеимебалансмеждутсяобрацетилзованием

-SКоА (изглюкозы,жи

р-

ныхкислотилиамин)колкоксалоацетатаислотчес. вом

Источником оксалоацетата яв-

ляетсясинтезизпирувата(

анаплеротическая или пополняющая реакц),поступлениезя

фруктовыхкисл

отсамогоЦТКяб( л, очнойимонной),образспарагиновойованиекисл

о-

ты.

Общпутиологичеокисленияского

88

тиной:слабость,гол,совльн,снижениеаяливостьмышечноготонуса,температу

рытела

иартериальногодавления.

аллостерической ре-

2. ТакженекоторыеферментыЦТКявляются

чувствительнымик

гуляцииметаболитами

.

Ингибиторы

Активаторы

Цитратсинтаза

АТФ,НАДН,

ацил-SКоА, цитрат

Изоцитрат-дегидрогеназа

АТФ,НАДН

АМФ,АДФ

α-Кетоглутарат-дегидрогеназа

Сукцинил-SКоА,

АТФ,

НАДН

О К И СФЛОИСТФЕОЛРЬ Н О Е

И Л И Р О В А Н И Е

Окислительноефосфорилирование

– основнаячастьбиологокилисленияческого

тканевогодыхан,..процессов,идущихяорганизмеучастиемкислорода.

К Р А Т К А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А

Окислительноефосфорилирование

– этомногоэтапныйпроцесс,проивоходящий

внутреннеймемитохондрийбране

и заключающийсявокислениивосстаноэквивленных

а-

лентовНАДН( иФАДН

2) исопровождающийсясинтезомАТФ.

Питером Мит-

Впервые механизм окислительногофосфорилировабылпредложения

челлом в1961г

.Согласноэтойгипотезе

переносэлектронов

,происходящийнавнутренней

митохондмемб,вызываетриальнойане

выкачивание ионовН

+ изматриксамитохондрийв

межмембранноеп

ространство.Это

создает градиент концентрации ионовН

+ междуцит

о-

золем изамкнутымвнутрипростраитохо. ндриальнымством

Ионы водорода внорме

спо-

собны возвращатьсявматрикс

митохондрий толькооднимсп собом

– черспециальныйз

фермент,образующийАТФ

– АТФ-синтазу.

Внутренняя митохондмембсодержитрядмуиаанальткомпленаяиферментных

к-

сов,включающихмножествоферм.Этирментытоваздыхательнымиваютфермент

– дыхательнойцепью

а-

ми,апоследоватихрасположениям мбранельность

.

П Р ИРНАЦДБИЫОПХТ АЫТ Е

Л ЬЦНЕОПЙИ

В целом работадыхцепизаключаетсятельнойвследующем:

НАДН и ФАДН2 передают атомы водорода (т .е.

1Образующиеся.

вреакцияхкатаболизма

протоны водорода и электроны) на ферменты дыхательной цепи.

2Электроны. движутсяподыхацепитеэнергиюльнойряют.

+ изматриксавмежмембранноепр

3. ЭтаэнергияиспользуетсянавыкачивапротоновН ие

о-

странство.

4Вконце. дыхательцепиэлектроныпопкислородойадаютвосстанавливаютегодо

о-

ды.

+ стремяобратновматипсяиксчерезоходятАТФ

5Протоны. Н

-синтазу.

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

89

Ф Е Р МКЕОНМТПНЛЫЕЕК С

Ы Д Ы ХЦАЕТПЕИЛ Ь Н О Й

Всцпереносагопьэлектрвключаетсебяонразнообразных40ло белков.Все

ониорганизованы

4 большихмембраносвязанмульфермек нтных

омплекса.

I КОМ ПЛЕКС , НАДН-KO Q-ОКСИДОРЕДУКТАЗА

I комплексн ситбщееназвание

НАДН-дегидрогеназа,содержитФМН,

белковые

молекулы,изних

6 железосерныхбелков.

Функция

1Принимает. электроныотНАДНпередаетихнакоэнзQуб()и.хинонм

2Переносит.

4иона

Н+ наружнуюповерхностьвнутреннмитохонде.мбйриальнойаны

Железосерныебелки(FeS

-белки)

– этобелкисодержащиеатомыжеле,связа

н-

ныесатомамисеры.Атомыжелсоесзаатомамидиненысерысеройостатков

цистеина,образуя

железо-серныйц

ентр.

II КОМ ПЛЕКС

II комплекс – кактаковойнесуществует,еговыдеус,лениеовно

он включаетсебя

ФАД-зависиферментыые

,расположенныенавнутреннеймембране

–

например,

ацил-

SКоА-дегидрогеназа (окислежиркислот)ныхие

,сукцинатдегидрогеназа (циклтрикарбон

о-

выхкислот)

,митохондриальнаяглицерол

-3-фосфат-дегидрогеназа (челночныймеханизмп

е-

реноса атомовводорода

).

Функция

1Восстанов. ФАДокислительноение

-восстановительныхреак

циях.

2Обеспечение. передачиэлекотФАДНронов

2 нажелезосерн

ыебелкивнутреннеймембр

а-