6.Цикл лимонной кислоты. Регуляция цикла.

в матриксе митохондрий

NAD⁺-зависимая изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим фе

рментом которому в качестве специфического активатора необходим ADP

(аденозиндифосфат)

На первом этапе пируватдегидрогеназный комплек с активируется пируватом, NAD⁺, СоА; ингибируется NADH и ацетил-СоА; на втором этапе цитратсинтазная реакция ускоряется при повышении концентрации оксалоацетата и замедляется при повышении концентрации цитрата, NADH, АТP и сукцинил-СоА; на третьем этапе изоцитратдегидрогеназа аллостерически активируется АDP, ионами кальция, ингибируется NADH; на четвёртом этапе - кетоглутаратдегидрогеназный комплекс ингибируется NADH, АTP и сукцинил-СоА, активируется ионами кальция.

7.Дыхательная цепь: организация компонентов в виде 4-х белковых комплексов. Характеристика дыхательных переносчиков (fmn, железосерные белки, убихиноны, цитохромы).

Цепь переноса электронов и протонов внутренней мембраны митохондрий.

Последовательность реакций, связанных с переносом водорода на кислород при участии специфических переносчиков электронов, называется дыхательной (и

ли электронтранспортной) цепью. Основные переосчики электронов дыхательной цепи организованы в 4 комплекса. Пространственное расположение компонентов таково, что оно облегчает их функционирование и соответствует возрастанию окислительно-восстановительного потенциала.

Три комплекса – I, III и IV –протонные помпы, т.е. используя энергию электронов, эти комплексы обеспечивают перенос Н⁺ из матрикса в межмембранное пространство. В результате возникает протонный электрохимический потенциал. Комплекс II катализирует окисление сукцината убихиноном.Комплекс 1 NADH-дегидрогеназа катализирует окисление NADH убихиноном. Реакция сопровождается трансмембранным переносом 4-х протонов при окислении одной молекулы NADH (2 электрона) и генерацией на сопрягающей мембране митохондрий разности электрохимических потенциалов. 46 субъединиц.

Комплекс 2 катализирует окисление сукцината убихиноном. Он состоит из 4 субъединиц: флавинопротеина,железосерного белка, идвух гидрофобных заякоренных субъединиц. Флавинопротеид содержит ковалентно связанный флавинмононуклеотид. Железосерные белки – это три различных железосерных кластера: [2Fe-2S] – центр S1; [3Fe-4S] – центр S2; [4Fe-4S] – центр S3. Две субъединицы являются цитохромом b и убихинон-связывающим белком. Комплекс 3 четыре редокс-центра: гемы bl и bh, связанные с цитохромом b; негемовый железосерный кластер FeS_III; включеный в соответствующий апопротеин; гем с, присоединенный к апопротеину цитохрома с₁ . Наряду с переносчиками восстановительных эквивалентов в состав комплекса входит 8 полипептидов, лишенных простетиеских групп. Функционирует комплекс III по типу Q-цикла. Участвует в генерации протонного градиента, перенося 2 протона водорода из матрикса в межмембранное пространство.

Комплекс 4 Цитохромоксидаза катализирует окисление восстановленного цитох

рома с молекулярным кислородом. содержит 4 редокс-центра: 2 гема а-типа (а и а3) и 2 атома меди (Cu_A и Cu_B). содержит 3 крупные субъединицы, кодируемых митохондриальной ДНК, и еще 9 мелких субъединиц, синтезируемых в цитоплазме. частично погружена в мембрану, а частично экспонирована в воду.

Между комплексами электроны переносятся с помощью подвижных переносчиков: убихинона и цитохрома с. Двигаясь диффузно через липидный бислой мембраны, убихинон связывает комплексы I и III. Цитохром с выполняет аналогичную челночную функцию на участке между комплексами III и IV, диффундируя вдоль поверхности мембраны. Функцию коллектора восстановительных эквивалентов в дыхательной цепи выполняют NAD⁺ и убихинон. Если редокс-потенциал субстрата значительно ниже, чем у NAD⁺, восстановительные эквиваленты переносятся на средний или конечный участок дыхательной цепи.

Переносчики электронов:Способность молекулы принимать электроны

оценивается по величине окислительно-восстановительного потенциала (Е) Е₀ (нормальный потенциал)

1 флавиновые коферменты: флавинмононуклеотид (FMN) и флавинадениндинуклеотид (FAD). В составе специфических дегидрогеназ (флавиновых ферментов или флавопротеинов) выполняют роль простетической группы, участвующей в переносе электронов. Активной частью молекулы FAD или FMN служит изоаллоксазиновое кольцо рибофлавина. FMN и FAD прочно связаны с соответствующими дегидрогеназными белками и не могут свободно переносить восстановительные эквиваленты путем диффузии к другим дегидрогеназным системам. флавопротеины могут акцептировать водород от NADH

2 бензохиноновым соединением, носящим названиие кофермента Q, или убихинона. При восстановлении он присоединяет два электрона и два протона, образуя гидрохиноновую форму CoQH₂. СoQ способен принимать водород от различных флавопротеинов. Система СoQ представляет собой узловой пункт, куда стекается водород, поступающий в дыхательную цепь от самых различных субстратов. Хорошая растворимость в липидной фазе мембранных образований и относительно небольшой молекулярный вес придают СoQ свойство подвижного переносчика, взаимодействующего с фиксированными электронпереносящими белками.

3 от СoQ на кислород представлен группой различных гемсодержащих белков (гемопротеинов), называемых цитохромами. Отличаясь друг от друга структурой белкового компонента, все они имеют простетическую геминовую группу, по строению близкую к гему гемоглобина. Цитохромы переносят электроны последовательно от СoQ на конечный акцептор – кислород. На участке NADH и СoQ осуществляется двухэлектронный перенос, цитохромы переносят по одному электрону. При этом происходит обратимое окисление-восстановление атома железа простетической группы, переходящеео из Fe²⁺ в Fe³⁺. Следовательно, на данном участке цепи должны действовать две молекулы цитохромов.

цит.b → цит.с₁ → цит.с → цит.а → цит.а₃ → О₂

а)CoQH₂ + 2Fe³⁺ - цит.b → CoQ + Fe²⁺ - цит.b + 2H⁺

б)2Fe²⁺ - цит.b + 2Fe³⁺ - цит.с → 2Fe³⁺ - цит.b + Fe²⁺ - цит.с

в)2Fe²⁺ - цит. а₃ + 2Н⁺ + ½ О₂ → 2Fe³⁺ - цит. а₃ + Н₂О

«Активный» кислород присоединяет два протона из окружающей среды, образуя воду. В этой реакции кислород, кАк наиболее сильный окислитель, акцептируя электроны, создает основную движущую силу для переноса электронов вдоль дыхательной цепи, в результате чего все выше расположенные переносчики поддерживаются в окисленном состоянии и оказываются способными приниматьводород и электроны, поставляемые от окисляемых субстратов.

4 В транспорте электронов принимают участие белки (ферредоксины), содержащие негемовое железо, в молекуле которых железо связывается с белком-носителем через атом серы. Отличительная особенность FeS-белков – строение их активного центра, содержащего неемовое железо, связанное нековалентными связями с кислотолабильной серой и серой, входящей в состав цистеиновых остатков пептидной цепи. Разные типы железосероцентров (FeS-центры) широко распространены в клетках. В зависимости от особенностей строения FeS-центров ферредоксины могут одновременно переносить один или два электрона. Все компоненты дыхательной цепи локализуются на внутренней мембране митохондрий и включены в состав белковых комплексов.