Биоорганическая химия
Контрольная работа - Биология
Другие контрольные работы по предмету Биология
ции. В результате лимонная кислота переходит в изолимонную.
этап. Окислительно-восстановительная реакция. Изоцетрат подвергается процессу дегидрирования (окисления) при участии НАD+-зависимой изоцитратдегидрогеназы. Одновременно идет реакция прямого декарбоксилирования промежуточного продукта оксалосукцината. Таким образом изоцитрат - это первый субстрат окисления цикла Кребса, который отдает атом водорода в дыхательную цепь.
В р-ции 3, катализируемой НАД- или НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназой, происходит дегидрирование изо-цитрата при атоме С-2 с одновременным декарбоксили-рованием и образованием 2-оксоглутарата и СО2. Бактерии содержат НАДФ-зависимую изоцитратдегидрогеназу, активность к-рой регулируется хим. модификацией - фосфо-рилированием (инактивация) и дефосфорилированием (активация) при участии бифункцион. фермента изоцитратдегид-рогеназа-киназа (фосфатаза), играющего существ. роль в переключении обмена с трикарбоновых кислот цикла на анаплеротич. (возмещающий образование промежут.
Эукариоты содержат обе формы изоцитрат-дегидрогеназы. Активность НАДФ-зависимого фермента, локализованного в митохондриальном матриксе и цитозоле, контролируется продуктами р-ции. Активность НАД-зави-симой изоцитратдегидрогеназы, локализованной исключительно в митохондриальном матриксе, активируется у грибов аденозинмонофосфатом (АМФ) и цитратом, у животных - аденозиндифосфатом (АДФ), цитратом и ионами Са2+.
этап. Реакция окислительного декарбоксилирования ?-кетоглутаровой кислоты. Механизм реакции идентичен реакции окислительного декарбоксилирования пирувата. Участвуют в реакции пять кофакторов, ?-кетоглуторат (второй субстрат окисления) ДГ отличается от пируватдегидрогеназы - апоферментом.
этап. Реакция субстратного фосфорилирования. Энергия макроэргической тиоэфирной связи в молекуле субстрата - сукцинил~ SKoA - разрывается и аккумулируется в макроэргические фосфатные связи ГТФ, а затем АТФ (фермент сукцинаттиоксидаза). Это единственная молекула ГТФ (АТФ), которая образуется непосредственно в цикле Кребса, а не в дыхательной цепи.
Преварщение ГТФ в АТФ идет с помощью фермента нуклеозиддифосфаткиназы ГТФ + АДФ = АТФ + ГТФ
этап. Окислительно-восстановительная реакция. Сукцинат подвергается процессу дегидрирования (окислению) при участии ФАД - зависимой сукцинатдегидрогеназы (СДГ). СДГ - отщепляет атомы водорода в транс-положении. Сукцинат - это третий субстрат окисления.
этап. Реакция гидратации. Фермент фумаратгидратаза обладает стереохимической субстратной специфичностью (действует на транс-изомер).
этап. Окислительно-восстановительная реакция завершающая стадия. Малат подвергается дегидрированию (окислению) при участии НАД+ зависимой малатдегидрогеназы. Малат является четвертым субстратом окисления цикла Кребса, который отдает атом водорода в дыхательную цепь.
Регуляция цикла
Цикл Кребса регулируется по механизму отрицательной обратной связи, при наличии большого количества субстратов (ацетил-КоА, оксалоацетат), цикл активно работает, а при избытке продуктов реакции (NADH, ATP) тормозится. Регуляция осуществляется и при помощи гормонов, основным источником ацетил-КоА является глюкоза, поэтому гормоны, способствующие аэробному распаду глюкозы, способствуют работе цикла Кребса. Такими гормонами являются: инсулин и адреналин. Глюкагон стимулирует синтез глюкозы и ингибирует реакции цикла Кребса.
Как правило работа цикла Кребса не прерывается за счёт анаплеротических реакций, которые пополняют цикл субстратами: Пируват + СО2 + АТФ = Оксалацетат(субстрат Цикла Кребса) + АДФ + Фн.
Цикл начинается с того, что ацетильный остаток конденсируется с оксалоацетатом, в результате чего образуется шестиуглеродное соединение - цитрат. На образование цитрата в каждом обороте цикла расходуется одна молекула оксалоацетата; в результате завершения цикла происходит регенерация оксалоацетата. Таким образом, одна молекула оксалоацетата может многократно использоваться для окисления ацетильных остатков.
Задание № 10
Связь общих путей катаболизма основных пищевых веществ с целью переноса электронов и протонов. Можно ли больному сахарным диабетом употреблять в пищу лимон? Ответ обосновать с биохимической точки зрения? Какая реакция ЦТК в наибольшей степени аналогична окислительному декарбоксилирования 6-фосфоглюконата в рибулозо-5-фосфат? Какого рода связанный с ферментом промежуточный продукт образуется при обеих реакциях?
Углеводы, жирные кислоты и большинство аминокислот окисляются в конечном счёте через цикл лимонной кислоты до СО2 и Н2О. Прежде, чем эти вещества вовлекаются в заключительный этап катаболизма, их углеродный скелет превращается в двухуглеродный фрагмент в форме ацетил-КоА (рис. 6). Именно в этой форме большая часть топливных молекул включается в цикл лимонной кислоты.
Ацетил-КоА образуется в специфических реакциях катаболизма жирных кислот и некоторых аминокислот. Однако главным источником ацетил-КоА служит пировиноградная кислота, образующаяся в реакциях катаболизма глюкозы и некоторых аминокислот.
Рис. 5. Механизм разобщающего действия жирных кислот. 1- выкачивание протонов дыхательной цепью; 2 - протонирование аниона жирной кислоты; 3 - диффузия протонированной жирной кислоты к внутренней поверхности мембраны; 4 - диссоциация RCOOH с образованием RCOO- и иона Н+; 5 - перенос RCOO- посредством АТФ/АДФ-ан