Вплив гіпоксії на цикл Кребса:

1. Відсутність кисню як акцептора електронів:

• Цикл Кребса використовує кисень як кінцевий акцептор електронів в ланцюзі переносу електронів.

• Без кисню цей ланцюг переривається, що призводить до накопичення НАДН та FADH2.

• NADH та FADH2 не можуть бути регенеровані в свою окислену форму без кисню, що зупиняє цикл Кребса.

2. Накопичення пірувату:

• Піруват є кінцевим продуктом гліколізу.

• У нормі піруват перетворюється на ацетил-КоА за допомогою піруватдегідрогеназного комплексу.

• Піруватдегідрогеназний комплекс вимагає кисню для своєї роботи.

• В умовах гіпоксії піруват накопичується в клітині, що обмежує надходження субстратів в цикл Кребса.

3. Зміна співвідношення НАД+/НАДН:

• Цикл Кребса використовує НАД+ як кофермент.

• В умовах гіпоксії співвідношення НАД+/НАДН зміщується в бік НАДН.

• Це пригнічує активність ферментів циклу, які використовують НАД+.

4. Енергетична недостатність:

• Цикл Кребса виробляє АТФ в аеробних умовах.

• В умовах гіпоксії виробництво АТФ знижується, що призводить до енергетичного дефіциту.

• Це пригнічує активність циклу Кребса, щоб зберегти залишки енергії для більш важливих функцій.

завдання 3

При дефіциті вітамінів групи В можливе зниження активності процесу окислювального декарбоксилювання пірувату. Поясніть причину цього зниження. Напишіть сумарну реакцію окисного декарбоксилювання пірувату. Які наслідки це буде мати для організму людини ? Поясніть.

Зниження активності окисного декарбоксилювання пірувату при дефіциті вітамінів групи b:

Причина:

Окисне декарбоксилювання пірувату каталізується піруватдегідрогеназним комплексом (ПДК). ПДК складається з 25 ферментів, багато з яких залежать від вітамінів групи B як коферментів або активаторів.

Дефіцит вітамінів групи B:

• Тіамін (B1) є коферментом для піруватдекарбоксилази, ферменту, що входить до складу ПДК.

• Рибофлавін (B2) є коферментом для α-кетоглутаратдегідрогенази, ще одного ферменту ПДК.

• Нікотинова кислота (B3) є частиною коферменту NAD+, який використовується багатьма ферментамиПДК.

• Пантотенова кислота (B5) є частиною коферменту CoA, який використовується в реакціях ПДК.

Внаслідок дефіциту вітамінів групи B:

• Активність ПДК знижується.

• Швидкість окисного декарбоксилювання пірувату сповільнюється.

Сумарна реакція окисного декарбоксилювання пірувату:

C3H4O3 + CoA + NAD+ → Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+

Наслідки для організму людини:

• Зниження виробництва АТФ: Окисне декарбоксилювання пірувату є ключовим етапом циклу Кребса,який виробляє більшість АТФ в організмі. Зниження швидкості цієї реакції призводить до зниженнявиробництва АТФ.

• Накопичення пірувату: Піруват перетворюється на лактат в процесі анаеробного гліколізу.Накопичення пірувату може призвести до лактатацидозу, стану, який характеризується накопиченнямлактату в крові.

• Втома та м'язова слабкість: Зниження виробництва АТФ може призвести до втоми та м'язовоїслабкості.

• Інші проблеми: Дефіцит вітамінів групи B може призвести до інших проблем, таких як неврити,дерматити, анемія та депресія.

завдання 4

При збільшенні концентрації АДФ і НАД+ в клітині швидкість циклу трикарбонових кислот швидко збільшується. Чому? Наведіть приклади, поясніть механізм та біохімічний зміст цього явища. Наведіть назви регуляторних ферментів даного процесу.

Цикл Кребса (цикл трикарбонових кислот) є ключовим метаболічним шляхом, який виробляє АТФ в аеробних умовах. Швидкість цього циклу регулюється кількома факторами, включаючи концентрацію АДФ та НАД+.

АДФ є субстратом для синтезу АТФ з АМФ та неорганічного фосфату. Коли концентрація АДФ зростає, це сигналізує клітині, що потреба в енергії висока.

НАД+ є коферментом для багатьох ферментів, які беруть участь в циклі Кребса. Коли концентрація НАД+ зростає, це означає, що доступні коферменти для виконання реакцій циклу.

Механізм:

• Збільшення концентрації АДФ активує фосфофруктокіназу-1 (ПФК-1), який каталізує першу ключовуреакцію гліколізу. Це призводить до збільшення виробництва пірувату, який є субстратом для циклуКребса.

• Збільшення концентрації НАД+ активує піруватдегідрогеназний комплекс (ПДК), який каталізуєокисне декарбоксилювання пірувату. Це перша реакція циклу Кребса, яка виробляє НАДН та CO2.

• НАДН може бути використаний в ланцюзі переносу електронів для синтезу АТФ.

Біохімічний зміст:

Збільшення швидкості циклу Кребса призводить до збільшення виробництва АТФ та CO2. Це забезпечуєклітину енергією, необхідною для її функціонування.

Приклади:

• Під час фізичних вправ м'язи потребують більше енергії. Збільшення концентрації АДФ та НАД+ вм'язових клітинах призводить до збільшення швидкості циклу Кребса та виробництва АТФ.

• В умовах гіпоксії організм використовує анаеробні шляхи метаболізму для виробництва енергії. Післявідновлення доступу до кисню концентрація АДФ та НАД+ зростає, що призводить до збільшенняшвидкості циклу Кребса та виведення лактату з організму.

Назви регуляторних ферментів:

• Фосфофруктокіназа-1 (ПФК-1)

• Піруватдегідрогеназний комплекс (ПДК)

• Ізоцитратдегідрогеназа

• α-кетоглутаратдегідрогеназа

завдання 5

Чоловік 43 р. страждає від безсоння. Звернувшись до лікаря, він отримав відповідні рекомендації. Зокрема, лікар призначив прийом на ніч невеликих доз Амобарбиталу. Хворий тривалий час приймав цей препарат, в результаті чого у нього з'явилася швидка стомлюваність, різка м'язова слабкість. Поясніть причини і механізм виниклих ускладнень.

Тривалий прийом Амобарбіталу:

• Амобарбітал - це барбітурат, який має снодійний ефект.

• Барбітурати пригнічують центральну нервову систему (ЦНС), зменшуючи активність нейронів.

• Тривалий прийом барбітуратів може призвести до адаптації ЦНС до препарату