29. Окислительное декарбоксилирование пирувата. Пируватдегидрогеназный ферментный комплекс.
Окислительное декарбоксилирование пирувата – биохимический процесс, заключающийся в отщеплении одной молекулы углекислого газа (СО2) от молекулы пирувата и присоединении к декарбоксилированному пирувату кофермента А (КоА) с образованием ацетил-КоА; является промежуточным этапом между гликолизом и циклом трикарбоновых кислот.
Превращение состоит из пяти последовательных реакций, осуществляется мультиферментным комплексом (пируватдегидрогеназный комплекс, ПДК), локализованным в митохондриях, и включающим в себя 3 фермента и 2 вспомогательных белка, а для его функционирования необходимы 5 кофакторов (КоА, НАД+, тиаминпирофосфат (ТПФ), ФАД и липоевая кислота (липоат)).
Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата (катализируется пируватдегидрогеназой, Е1), окислению полученного гидроксиэтила до ацетила и переносу ацетила на коэнзим А (катализируется дигидролипоат-ацетилтрансферазой, Е2).
Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е3). При этом образуется НАДН.
Суммарное уравнение окислительного декарбоксилирования пирувата таково:
Комбинированное дегидрирование и декарбоксилирование пирувата до ацильной группы, которая в дальнейшем войдёт в ацетил-КоА, осуществляется тремя различными ферментами, для функционирования которых необходимы 5 различных коферментов или простетических групп: тиаминпирофосфат (ТПФ), ФАД, кофермент А (КоА), НАД и липоат. Четыре из них являются производными витаминов: тиамина, или витамина В1 (ТПФ), рибофлавина, или витамина В2 (ФАД), ниацина, или витамина РР (НАД) и пантотеновой кислоты, или витамин В5 (КоА).
В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:
Пируватдегидрогеназа (Е1, ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом является тиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.
Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е2), ее коферментом является липоевая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е3), кофермент – ФАД, катализирует 4-ю и 5-ю реакции.
Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.
30.Катаболизм глюкозы в условиях недостатка кислорода (анаэробный гликолиз).
Катаболизм глюкозы — это процесс расщепления молекулы глюкозы с целью получения энергии, которая используется клеткой для различных нужд. Существует два основных пути катаболизма:
Кислородный (аэробный) катаболизм
Бескислородный (анаэробный) катаболизм
Процесс бескислородного катаболизма несколько сходен с кислородным на начальном этапе (см. билет 28):
На первом этапе глюкоза (6-и углеродный скелет) расщепляется в цитоплазме клетки на две молекулы пирувата (3-х углеродная пировиноградная кислота). Этот процесс дает немного энергии (2 молекулы АТФ).
Далее, из-за недостатка кислорода, не может произойти цикл кребса, происходит процесс ферментации (брожения): Пируват перерабатывается в другие соединения, чтобы восстановить баланс в клетке. У человека это превращение в молочную кислоту (лактат).