Biokhimia_Lektsii_Astakh

Энергетическая функция ОПК.

Вклетках ОПК является основным поставщиком первичных доноров водорода для ЦПЭ.

Входе ОПК происходит 5 реакций дегидрирования:

Из них, 4 реакции дегидрирования происходит с участием NAD+-зависимых дегидрогеназ:

Одна реакция – при окислительном декарбоксилировании пирувата. И ещё 3 реакции в цикле Кребса (3, 4 и 8).

Каждая из этих реакций поставляет атомы водорода в ЦПЭ и сопряжена с синтезом 3 моль АТФ путем окислительного фосфорилирования в расчете на 1 моль дегидрируемого субстрата.

В 6 реакции цикла Кребса участвует FAD-зависимая сукцинатдегидрогеназа.

Она сопряжена с синтезом 2 моль АТФ на 1 моль сукцината.

фосфорилирования.

Из них 3 моль АТФ образуется при окислительном декарбоксилировании пирувата и 11 моль АТФ в цикле Кребса.

В 5 реакции цикла Кребса, за счет энергии разрыва макроэргической связи сукцинил-KoA, образуется ГТФ из ГДФ и H3PO4 (фермент: сукцинаттиокиназа).

Далее энергия и фосфатный остаток ГТФ используется для получения АТФ под действием фермента нуклеозиддифосфаткиназы.

Такой способ получения АТФ называется: субстратное фосфорилирование.

! Субстратное фосфорилирование – это способ синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата с использованием энергии макроэргической связи субстрата.

Таким образом, за счет реакции субстратного фосфорилирования (5 реакция цикла Кребса), в ОПК образуется ещё 1 моль АТФ (на 1 моль пирувата).

Т.е., всего в ОПК (на 1 моль пирувата) образуется: 14 моль + 1 моль = 15 моль АТФ.

Из них, 3 моль АТФ при окислительном декарбоксилировании пирувата и 12 моль АТФ в цикле Кребса.

! ОПК может функционировать только в аэробных условиях, т.к. реакции дегидрирования сопряжены с работой ЦПЭ и синтезом АТФ путём окислительного фосфорилирования.

При торможении ЦПЭ также будет замедляться и скорость ОПК.

Регуляция ОПК.

Выделяют 4 основных типа регуляции ОПК:

1)Регуляция «энергетическим зарядом» клетки. Это соотношение АТФ/АДФ и NADH + H+/NAD+.

Если в клетке концентрация АТФ и NADH + H+ – высокая (высокий «энергетический заряд» клетки), значит, клетка мало расходует энергию и =>

замедляются процессы, приводящие к получению АТФ (ОПК и ЦПЭ).

Если в клетке концентрация АТФ и NADH + H+ – низкая (низкий «энергетический заряд» клетки), значит, клетка интенсивно расходует энергию и =>

ускоряются процессы, приводящие к получению АТФ (ОПК и ЦПЭ).

Т.е. АТФ и NADH – ингибируют ОПК, а АДФ, АМФ и NAD+ – активируют ОПК.

2)Регуляция метаболитами.

3)Белок-белковые взаимодействия (активация регуляторных ферментов ОПК комплексом Кальмодулин · 4Ca2+).

4)Фосфорилирование / дефосфорилирование (характерно для ПДК)

Регуляторные ферменты ОПК:

1)Регуляция ПДК.

Регуляторным компонентом ПДК является фермент E1. Это аллостерический фермент.

Алл. активаторы: NAD+, HS-KoA

Алл. ингибиторы: NADH и Ацетил-KoA

В состав ПДК, кроме основных ферментов E1, E2 и E3 входит 2 регуляторные субъединицы – киназа ПДК (фосфорилирует фермент E1) и фосфатаза ПДК (дефосфорилирует фермент E1).

Киназа ПДК – аллостерический фермент:

–Активаторы: NADH + H+, АТФ, Ацетил-KoA

–Ингибиторы: NAD+, HS-KoA, Пируват, АДФ

Фосфатаза ПДК активируется ионами Ca2+.

! Фермент E1 активен в дефосфорилированной форме.

Поэтому, ингибиторы киназы ПДК – это косвенные активаторы ПДК, а активаторы киназы ПДК – косвенные ингибиторы ПДК.

2)Регуляция цикла Кребса.

В цикле Кребса 3 регуляторных фермента:

Цитратсинтаза, Изоцитратдегидрогеназа и α-

кетоглутаратдегидрогеназный комплекс.

Регуляторные ферменты ЦТК – аллостерические.

Поэтому, основная регуляция ЦТК – это аллостерическая регуляция.

Активность регуляторных ферментов ЦТК регулируется:

1)«Энергетическим зарядом» клетки.

(Высокие концентрации АТФ и NADH + H+ ингибируют регуляторные ферменты цикла Кребса);

2)Регуляция промежуточными метаболитами ЦТК.

Наиболее важные регуляторные ферменты ЦТК:

Цитратсинтаза;

Изоцитратдегидрогеназа (катализирует самую медленную реакцию).

Анаболические функции цикла Кребса.

Цикл Кребса может выполнять в организме анаболические функции.

Это означает, что многие метаболиты цикла Кребса служат субстратами для синтеза многих в-в организма.

Примеры:

1)Ацетил-KoA → используется на синтез жирных к-т

и холестерина;

2)α-кетоглутарат → на синтез аминокислот (Глу,

Глн, Про);

3)Сукцинил-KoA → на синтез гема;

4)Оксалоацетат → синтез Глюкозы и аминокислот

(Асп, Асн).

Чтобы цикл Кребса не прекращался, существуют реакции, восполняющие утечку из него метаболитов.

Основную реакцию, восполняющую утечку метаболитов из цикла Кребса, катализирует фермент пируваткарбоксилаза: