Пептид если от 10 до 40 аминокислот полипептид

• Название: Пептид если от 10 до 40 аминокислот полипептид
• Анкор: vse.docx
• Дата: 30.01.2017
• Размер: 7.45 Mb.
• Имя файла: vse.docx
• Тип: Документы; #1209
• страница: 17 из 76

19 вопрос

Общий путь катаболизма как основной поставщик протонов и электронов для дыхательной цепи. Окислительное декарбоксилирование пирувата: строение и регуляция пируватдегидрогеназного комплекса, связь с цепью переноса электронов (ЦПЭ). Суммарное уравнение процесса.
В пище человека практически не содержится готовых первичных доноров водорода для дегидрогеназ; они образуются из пищевых веществ в ходе катаболизма. В едином катаболическом процессе можно выделить два типа путей:специфические пути катаболизма(спк) и общий путь катаболизма(опк). СПК – распад органических соединений различных классов(белков,липидов,углеводов), составляющих основу питания. ОПК интегрирует все специфические пути и является их общим продолжением.

В результате специфических путей катаболизма продукты переваривания пищевых веществ(моносахариды,глицерин,жирные кислоты,аминокислоты) превращаются всего в два соединения – ПВК и ацетил-КоА, которые затем направляются в общий путь катаболизма, включающий в себя процесс декарбоксилирования ПВК и цикл трикарбоновых кислот. Некоторые специфические пути включаются в общий путь на стадии пирувата, другие-на стадии ацетил-КоА. Ряд веществ поступает в общий путь катаболизма на промежуточных стадиях цикла трикарбоновых кислот. Именно общий путь катаболизма является источником основной массы первичных доноров водорода для дыхательной цепи.

Окислительное декарбоксилирование ПВК можно отразить следующим уравнением:



Данный процесс многостадиен и катализируется пируватдегидрогеназным ферментативным комплексом (пдк). ПДК состоит из 3 ферментов: пируватдекарбоксилазы, ацетилтрансферазы и дегидрогеназы дегидролипоевой кислоты. Кроме того, в реациях участвует 5 коферментов: НАД, ФАД, тиаминдифосфат(ТДФ), липоевая кислота и HS-KoA. Каждый фермент и, соответственно, кофермент катализует определенную реакцию данного многостадийного процесса. Например, дегидрогеназа дегидролипоевой кислоты катализирует последнюю стадию окислительного декарбоксилирования, в результате которой дигидролипоевая кислота превращается в дегидролипоевую, что служит сигналом для связывания следующей молекулы пирувата с ПДК. ПДК представляет собой крупную надмолекулярную структуру с молекулярной массой 7-10 млн. Он встроен во внутреннюю мембрану митохондрий. Пируват поступает к комплексу межклеточного пространства, и сюда же высвобождается ацетил-КоА и восстановленная форма (НАДН+Н⁺).

20 вопрос

Цитратный цикл: последовательность реакций, ферменты, связь с ЦПЭ. Энергетическая эффективность и аллостерическая регуляция процесса. Реакции, пополняющие цитратный цикл.

Цикл лимонной кислоты (цитратный цикл, цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот, ЦТК) - заключительный этап катаболизма, в котором углерод ацетильного остатка ацетил- КоА окисляется до 2 молекул СО₂. Атомы водорода, освобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях, доставляются в ЦПЭ при участии NAD- и FAD-зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходят синтез воды и окислительное фосфорилирование АДФ. Связь между атомами углерода в ацетил-КоА устойчива к окислению. В условиях организма окисление ацетильного остатка происходит в несколько этапов, образующих циклический процесс из 8 реакций.

1. Последовательность реакций цитратного
цикла

Образование цитрата

В реакции образования цитрата углеродный атом метильной труппы ацетил-КоА связывается с карбонильной группой оксалоацетата (рис. 6-24); одновременно расщепляется тиоэ-фирная связь и освобождается коэнзим A (ΔG^0' = -37,6 кДж/моль).

Равновесие реакции в клетке сильно сдвинуто вправо, о чём свидетельствует отрицательная величина стандартной свободной энергии. Реакция сопровождается потерей большого количества энергии в виде теплоты. Катализирует реакцию цитрат синтаза, фермент, локализованный в матриксе митохондрий.

Превращение цитрата в изоцитрат

Вторая реакция цитратного цикла - обратимое превращение цитрата в изоцитрат (рис. 6-24). Фермент, катализирующий эту реакцию, назван аконитазой по промежуточному продукту, цис-аконитовой кислоте, которая предположительно образуется в реакции. Однако это соединение не обнаруживается в свободном виде, так как не отделяется от активного центра фермента до завершения реакции.

Окислительное декарбоксилирование изоцитрата

Эту реакцию катализирует изоцитратдегидрогеназа. Существуют 2 формы изоцитратдегидрогеназы: одна содержит в качестве коферментa

NAD⁺, вторая - NADP⁺. NAD-зависимый фермент локализован в митохондриях и участвует в ЦТК; NADP-зависимый фермент, присутствующий и в митохондриях, и В) цитоплазме, играет иную метаболическую роль, В результате действия этого фермента на изоцитрат образуется α-кетоглутарат (см. рис. 6-24).

Реакция, катализируемая NAD-зависимой изоцитратдегидрогеназой, - самая медленная реакция цитратного цикла. АДФ - аллостерический активатор фермента.

Окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата

В этой реакции α-кетоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием в качестве конечных продуктов сук-цинил-КоА, СО₂ и NADH + Н⁺. В результате этой реакции образуется сукцинил-КоА (см. рис. 6-24).

Реакцию катализирует α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, который по структуре и функциям сходен с пируватдегидрогеназным комплексом (ПДК). Подобно ПДК, он состоит из 3 ферментов: α-кетоглутаратдекарбоксилазы, дигидролипоилтранссукцинилазы и дигидролипоилдегидрогеназы. Кроме того, в этот ферментный комплекс входят 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, липоевая кислота, NAD⁺ и FAD. Существенное отличие этой ферментной системы от ПДК - то, что она не имеет сложного механизма регуляции, какой характерен для ПДК. В частности, в этом комплексе отсутствуют регуляторные субъединицы. Равновесие реакции окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата сильно сдвинуто в сторону образования сукцинил-КоА, и её можно считать однонаправленной.

Превращение сукцинил-КоА в сукцинат

Сукцинил-КоА - высокоэнергетическое соединение. Изменение свободной энергии гидролиза этого тиоэфира составляет ΔG⁰'= -35,7 кДж/моль. В митохондриях разрыв тиоэфирной связи сук-цинил-КоА сопряжён с реакцией фосфорилирования гуанозиндифосфата (ГДФ) до гуанозинтрифосфата (ГТФ).

Сукцинил-КоА → Сукцинат (ΔG⁰ = -10,36 кДж/моль).

Эту сопряжённую реакцию (см. рис. 6-24) катализирует сукцинаттиокиназа. Промежуточный этап реакции - фосфорилирование молекулы фермента по одному из гистидиновых остатков активного центра. Затем остаток фосфорной кислоты присоединяется к ГДФ с образованием ГТФ.

С ГТФ концевая фосфатная группа может переноситься на АДФ с образованием АТФ; эту обратимую реакцию катализирует нуклеозид-дифосфаткиназа.

ГТФ + АДФ ↔ ГДФ + АТФ.

Образование высокоэнергетической фосфо-ангидридной связи за счёт энергии субстрата (сукцинил-КоА) - пример субстратного фосфорилирования.

Дегидрирование сукцината

Образовавшийся на предьщущем этапе сукцинат превращается в фумарат под действием сукцинатдегидрогеназы (см. рис. 6-24). Этот фермент - флавопротеин, молекула которого содержит прочно связанный кофермент FAD.

Сукцинат дегидрогеназа прочно связана с внутренней митохондриальной мембраной. Она состоит из 2 субъединиц, одна из которых связана с FAD. Кроме того, обе субъединицы содержат железо-серные центры; одна - Fe₂S₂, a другая - Fe₄S₄. В железо-серных центрах атомы железа меняют свою валентность, участвуя в транспорте электронов.

Образование малата из фумарата

Образование малата происходит при участии фермента фумаратгидратазы. Этот фермент более известен как фумараза.

Фумараза - олигомерный белок, состоящий из 4 идентичных полипептидных цепей. Он расположен в матриксе митохондрий. Фумаразу относят к ферментам с абсолютной субстратной специфичностью: она катализирует гидратацию только транс-формы фумарата.

Дегидрирование малата

В заключительной стадии цитратного цикла малат дегидрируется с образованием оксалоацетата. Реакцию катализирует NAD-зависимая малатдегидрогеназа, содержащаяся в матриксе митохондрий.

Равновесие малатдегидрогеназной реакции сильно сдвинуто влево. Тем не менее, в интактных клетках эта реакция идёт слева направо, потому что продукт реакции, оксалоацетат, активно используется в цитратсинтазной реакции. В цитозоле содержится изоформа малат-дегидрогеназы, также NAD-зависимая, но не принимающая участие в цитратном цикле. Обе изоформы малатдегидрогеназы - димеры.

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.

Функции Интегративная функция — цикл является связующим звеном между реакциями анаболизма и катаболизма.Катаболическая функция — превращение различных веществ в субстраты цикла:

Жирные кислоты, пируват,Лей,Фен — Ацетил-КоА.

Арг, Гис, Глу — α-кетоглутарат;Фен, тир — фумарат.

Анаболическая функция — использование субстратов цикла на синтез органических веществ: Оксалацетат — глюкоза, Асп, Асн;Сукцинил-КоА — синтез гема.

CО2 — реакции карбоксилирования.

Реакции, обеспечивающие пополнение фонда промежуточных продуктов ЦТК, называются анаплеротическими (пополняющими). Важнейшая из них - реакция синтеза оксалоацетата из пирувата. Эту реакцию катализирует митохондриальный фермент - пируваткарбоксилаза.