04 Вступление в обмен веществ

Реклама
Вступление в обмен
веществ. Специфические
и общие пути
превращения углеводов,
липидов и белков
(окислительное
декарбоксилирование ПВК,
цикл трикарбоновых
кислот).
• Метаболизм – химические реакции, которые
проходят в организме
• Метаболиты – маленькие промежуточные
молекулы, которые образуются в процессе
деградации и синтеза полимеров
Последовательность реакций, которые имеют цель
(например, расщепление глюкозы, синтез жирных
кислот) называется метаболическим путем
Метаболические пути могут быть:
(a) Линейными
(b) Циклическими
(c) Спиральными
(синтез жирных
кислот)
Метаболизм разделяется на – катаболизм и
анаболизм
Катаболические реакции – деградация больших
молекул с образованием меньших и энергии
Анаболические реакции – синтез макромолекул для
жизнедеятельности клеток, роста и репродукции
Катаболизм характеризируется реакциями окисления
и освобождения энергии, которая трансформируется в
АТФ
Анаболизм характеризируется реакциями
восстановления и утилизацией энергии,
аккумулированной в АТФ
Регуляция метаболических путей
Уровни регуляции метаболизма
1.Нервная система
2.Эндокринная система
3.Взаимодействие между органами
4.Клеточный (мембранный) уровень
5.Молекулярный уровень
Стадии метаболизма
Катаболизм
Стадия I (специфическая). Деградация
макромолекул (белков, углеводов, липидов) к
мономерам
Стадия II (специфическая). Аминокислоты, жирные
кислоты и глюкоза окисляются к общему метаболиту
– ацетил коэнзиму А
Стадия III (неспецифическая).
Ацетл СoA окисляется в цикле лимонной кислоты к
CO2 и воде
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ
ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ ПИРУВАТА
Глюкоза
Гликолиз
Аминокислоты
Пируват
Ацетил CoA
Глицерол
Транспорт пирувата в митохондрию
Превращение пирувата в ацетил СоА
• Пируват дегидрогеназный комплекс - полиферментный комплекс, который состоит из 3
ферментов, 5 коферментов
Пируватдегидрогеназный
комплекс -
молекулярная
масса от 4 до 10
млн дальтон
Электронная
микрофотография
пируватдегидрогеназного
комплекса E. coli.
Ферменты:
E1 = пируват дегидрогеназа
E2 = дигидролипоилацет илт рансфераза
E3 = дигидролипоилдегидрогеназа
Коферменты: ТПФ (т иамин пирофосфат ),
липоамид, HS-КoA, ФАД, НАД+.
ТПФ является производным витамина B1 (тиамин);
НАД –B5 (никотинамид);
ФАД –B2 (рибофлавин),
HS-CoA –B3 (пантотеновая кислота),
липоамид – липоевая кислота
Общая реакция пируватдегидрогеназного
комплекса
Цикл
трикарбоновых
кислот
Названия:
Цикл
трикарбоновых
кислот
Цикл лимонной
кислоты
Цикл Кребса
У эукариот
все реакции
цикла Кребса
проходят в
матриксе
митохондрий
Ганс Адольф Кребс
Биохимик; родился в
Германии. Работал в
Британии. Его открытие
в 1937 р, цикл Кребса,
было критическим для
понимания клеточного
метаболизма.
Нобелевская премия в
1953 г.
Общие представления о цикле Кребса
Цикл лимонной кислоты.
Фермент ы: 1 — цит рат синт аза; 2 — аконит аза; 3 — изоцит рат дегидрогеназа;
4 — а-кет оглут арат дегидрогеназный комплекс; 5 — сукцинаттиокиназа; 6 —
сукцинат дегидрогеназа; 7 — фумарат гидрат аза; 8 — малат дегидрогеназа.
Glycerol
Катаболизм
характеризируется
конвергенцией трех
основных путей к общему
процессу – циклу
трикарбоновых кислот
Функции цикла трикарбоновых кислот
• Интеграция метаболизма.
• Цикл является амфиболическим
(катаболическим и анаболическим
одновременно).
• Образование энергии в форме ГТФ (ATФ).
• Образование восстановительных эквивалентов
в форме НАДН и ФАДH2
Регуляция цикла трикарбоновых кислот
-
NADH, ATP, succinyl
CoA, citrate
Цикл Кребса как источник биосинтетических
предшественников
Glucose
Phosphoenolpyruvate
The citric acid cycle
provides
intermediates for
biosyntheses
Цикл трикарбоновых
кислот - общий
путь окисления
топливных молекул
— аминокислот,
жирных кислот и
углеводов.
Glucose
Glucose-6phosphate
Топливные
молекулы
вступают в
цикл как
ацетил СоА
Pyruvate
Fatty Acids
Acetyl Co A
Amino Acids
1. Цитрат синтаза
• Цитрат образуется путем коденсации ацетил CoA
и оксалоацетата
citrate synthase
2. Аконитаза
• Отщепление H2O от цитрата с образованием C=C
связи cis-аконитата
• Стереоспецифичиское добавление H2O к cisaконитату с образованием изоцитрата.
aconitase
aconitase
3. Изоцитратдегидрогеназа
• Окислительное декарбоксилирование изоцитрата к
a-кетоглутарату (реакция необоротная)
• Первая из четырех окислительно-восстановительных реакций
• Водород от C-2 изоцитрата транспортируется к НАД+ с
образованием НАДН
• Оксалоацетат декарбоксилируется к a-кетоглутарату
isocitrate dehydrogenase
isocitrate dehydrogenase
4. -Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс
• Подобный к пируватдегидрогеназному комплексу
• Те же коферменты, одинаковые механизмы
E1 - a-кет оглут арат дегидрогеназа
E2 – дигидролипоилсукцинилт рансфераза
E3 - дигидролиоилдегидрогеназа
-ketoglutarate
dehydrogenase
5. Сукцинил-CoA синтетаза
• Реакция субстратного фосфорилирования
+
Succinyl-CoA
Synthetase
GTP + ADP
GDP + ATP
HS-
6. Сукцинатдегидрогеназный комплекс
• Комплекс с нескольких полипептидов, ФАД как
простетическая группа
• Вмонтированный во внутренную мембрану
митохондрий
Succinate Dehydrogenase
7. Фумараза
• Стереоспецифическое trans добавление воды
к двойной связи фумарата с образованием Lмалата
Fumarase
8. Малатдегидрогеназа
Малат
окисляется
оксалоацетата
Malate Dehydrogenase
с
образованием
Стойкиометрия цикла трикарбоновых кислот
 Два атома С вступают в цикл
как ацетил CoA
 Два атоми С оставляют цикл
как CO2
 Четыре пары атомов
гидрогена оставляют цикл в
окислительних реакциях (три
молекулы NAD+ и одна
молекула FAD
восстанвливаются).
 Одна молекула ГТФ
образуется
 Две молекулы воды теряются
 11 АТФ (3 АТФ на НАДН, и 2 АТФ
на ФАДН2) при окислительном
фосфолиривание
 1 АТФ образуется
непосредственно в цикле
 1 ацетил CoA генерирует
приблизительно 12 молекул АТФ
Скачать