Зачем врачу нужна биологическая химия
 Скачать 6.47 Mb.
|
НАДН гликолиза могут доставляться в митохондрииМолекулы НАДН, образованные в шестой реакции гликолиза, в зависимости от наличия кислорода имеют, как минимум, два пути своего дальнейшего превращения:
Челночные системыТак как сама молекула НАДН через мембрану не проходит, то существуют специальные системы, принимающие атомы водорода от НАДН в цитоплазме и отдающие их в матриксе митохондрий. Эти системы получили название челночные системы. Определены две основные челночные системы – глицеролфосфатнаяи малат-аспартатная. На основании наличия алкогольдегидрогеназы во многих тканях, в том числе и в нервной, дискутируется вопрос о существовании этанол-ацетальдегидной челночной системы, однако однозначных экспериментальных доказательств пока не получено. . Глицеролфосфатный челночный механизмКлючевыми ферментами глицеролфосфатного челнока являются изоферменты глицерол-3-фосфат-дегидрогеназы – цитоплазматический и митохондриальный. Они отличаются своими коферментами: у цитоплазматической формы – НАД, у митохондриальной – ФАД. В цитозолеметаболиты гликолиза – диоксиацетонфосфат и НАДН образуют глицерол-3-фосфат, поступающий в матрикс митохондрий. Там он окисляется с образованием ФАДН2. Далее ФАДН2направляется в дыхательную цепь и используется для получения энергии. Таким образом, в результате действий челнока цитозольный НАДН+H+как бы "превращается" в митохондриальный ФАДН2. Этот челнок активен в печени и белых скелетных мышцах и необходим для получения энергиииз глюкозы при работе клетки.  Схема работы глицерол-фосфатной челночной системыОднако, если в клетке имеется избыток энергии (состояние покоя, после еды), то часть глицерол-3 фосфата в митохондрию не пойдет, а будет использоваться в цитозоле гепатоцитов для синтезафосфолипидов и триацилглицеролов. . Малат-аспартатный челночный механизмКлючевыми ферментами этого челнока являются изоферменты малатдегидрогеназы– цитоплазматический и митохондриальный. Он является распространенным по всем тканям. Этот механизм более сложен: постоянно идущие в цитоплазме реакции трансаминированияаспарагиновой кислоты поставляют оксалоацетат, который под действием цитозольного пула малатдегидрогеназыи за счет "гликолитического" НАДН восстанавливается до яблочной кислоты (малата). Последняя антипортом с α-кетоглутаратом проникает в митохондрии и, являясь метаболитом ЦТК, окисляется в оксалоацетат с образованием НАДН. Так как мембрана митохондрий непроницаема для оксалоацетата, то он аминируется до аспарагиновой кислоты, которая в обмен на глутамат выходит в цитозоль. Таким образом, атомы водорода от цитозольного НАДН перемещаются в состав митохондриального НАДН.  Схема работы малат-аспартатной челночной системыНасколько выгодно окисление глюкозы?Для расчета количества АТФ, образованной при окислении глюкозы необходимо учитывать:
Расчет АТФ при анаэробном окисленииНа подготовительном этапе на активацию глюкозы затрачивается2 молекулы АТФ, фосфат каждой из которых оказывается на триозе – глицеральдегидфосфате и диоксиацетонфосфате. В следующий второй этап входят две молекулы глицеральдегидфосфата, каждая из которых окисляется до пирувата с образованием 2-х молекул АТФ в седьмойи десятойреакциях – реакциях субстратного фосфорилирования. Таким образом, суммируя, получаем, что на пути от глюкозы до пирувата в чистом виде образуется 2 молекулы АТФ. Однако надо иметь в виду и пятую, глицеральдегидфосфат-дегидрогеназную, реакцию, из которой выходит НАДН. Если условия анаэробные, то он используется в лактатдегидрогеназной реакции, где окисляется для образования лактата и в получении АТФ не участвует.
Аэробное окислениеЕсли в клетке имеется кислород, то НАДНиз гликолиза направляется в митохондрию (челночные системы), на процессы окислительного фосфорилирования, и там его окисление приносит дивиденды в виде трех молекул АТФ. Образовавшийся в гликолизе пируват в аэробных условиях превращается в ПВК- дегидрогеназном комплексе(посмотреть) в ацетил-S-КоА, при этом образуется 1 молекула НАДН. Ацетил-S-КоА вовлекается в ЦТКи, окисляясь, дает 3 молекулы НАДН, 1 молекулу ФАДН2, 1 молекулу ГТФ. Молекулы НАДН и ФАДН2 движутся в дыхательную цепь (посмотреть), где при их окислении в сумме образуется 11 молекул АТФ. В целом при сгорании одной ацетогруппы в ЦТК образуется 12 молекул АТФ. Суммируя результаты окисления "гликолитического" и "пируватдегидрогеназного" НАДН, "гликолитический" АТФ, энергетический выход ЦТК и умножая все на 2, получаем 38 молекул АТФ.
|
