ВОПРОС 4. Цикл Кребса. Биологическое значение

Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), цикл Кребса или цикл лимонной кислоты является общим этапом катаболизма углеводов, жиров и белков. Сложные молекулы органических веществ превращаются в один общий метаболит – активную форму уксусной кислоты:

ацетил-коферментА: СН₃ – С S-КоА.
О

Ацетил-КоА окисляется в ЦТК, который локализуются в матриксе митохондрий. ЦТК включает ряд последовательных реакций:

1.Конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом (щавелевоуксусной кислотой) с образованием цитрата (лимонной кислоты) фермент – цитратсинтаза:
Ацетил-КоА + оксалоацетат + Н₂О → цитрат + HS-KoA

2. Цитрат превращается в изоцитрат через цис-аконитовую кислоту , фермент – аконитаза:
цитрат ^-Н₂ ⁰ [цис-аконитат ] ^+Н₂ ⁰ изоцитрат

3. Изоцитрат подвергается дегидрированию с образование α-кетоглутарата и СО₂, фермент - изоцитратдегидрогеназа использует НАД в качестве кофермента:
изоцитрат + НАД → α-кетоглутатат + НАДН + Н⁺ + СО_2.

4. α-кетоглутарат окисляется до сукцината (янтарной кислоты) и СО₂, реакцию катализирует α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, который использует пять кофакторов: тиаминпирофосфат (ТДФ, витамин В₁), липоевую кислоту, кофермент-А (содержит вита-мин пантотеновую кислоту), НАД (содержит витамин РР), ФАД (содержит витамин В₂ ):
α-кетоглутарат + НАД + HS-KoA → сукцинил S-КоА + СО₂+ НАДН+^Н+
В результате этой реакции образуется макроэргическое соединение – сукцинил S-КоА.

5. Превращение сукцинил-КоА в сукцинат (янтарную кислоту), фермент сукцинил КоА –синтетеза катализирует реакцию субстратного фосфорилирования:
cукцинил S-KoA + ГДФ + Фн → сукцинат + ГТФ + HS-KoA; ΔG0' = - 0,7 ккал/моль
ГТФ + АДФ ↔ ГДФ + АТФ.

6. Дегидрирование сукцината с образованием фумарата, фермент - сукцинатдегидрогеназа содержит ФАД в качестве простетической группы, а также два железо-серных центра:
сукцинат + Е-ФАД → фумарат + Е-ФАДН₂

7. Фумарат присоединяет молекулу воды с образованием малата (яблочной кислоты), фермент - фумарат-гидратаза: фумарат + Н₂О ↔ малат

8. Малат дегидрируется с образованием оксалоацетата, фермент - малатдегидрогеназа использует НАД в качестве кофермента:
малат + НАД ↔ оксалоацетат + НАДН+Н⁺

СУММАРНАЯ РЕАКЦИЯ ЦТК:

Ацетил-КоА + 3НАД⁺ + ФАД + ГДФ + Ф_н→ 2СО₂ + 3НАДН₂ + ФАДН₂ + ГТФ + HS-KоА

В ЦТК образуются:

Ø Конечный продукт - СО₂, который содержит атом кислорода, ранее входивший в состав органических молекул.

Ø НАДН₂ и ФАДН₂ являются промежуточными переносчиками водорода в дыхательную цепь, где образуется второй конечный продукт – Н₂О и синтезируется АТФ путем окислительного фосфорилирования.

Ø Одна молекула ГТФ путем субстратного фосфорилирования.

Расчет энергетического баланса одного цикла ЦТК:

Окисление одной молекулы НАДН₂ в полной дыхательной цепи приводит к образованию 3-х молекул АТФ, окисление одной молекулы ФАДН₂ в укороченной дыхательной цепи приводит к образованию 2-х молекул АТФ, одна молекула ГТФ эквивалентна образованию одной молекулы АТФ:

3 НАДН₂ → 3 х 3АТФ = 9 АТФ 11 АТФ
ФАДН₂ → 2АТФ окислительное фосфорилирование 12 АТФ

ГТФ → 1 АТФ - субстратное фосфорилирование

Биологическая роль ЦТК:

I. Донор атомов водорода для дыхательной цепи.

II. Энергетическая. Окисление одной молекулы ацетил-КоА в ЦТК приводит к образованию 12 молекул АТФ.

III. Амфиболическая (от греч. «amfi» - оба) – выполняет двойную функцию, поскольку является общим этапом катаболизма, поставляющим небольшие молекулы-предшественники для реакций биосинтеза аминокислот, жирных кислот и углеводов.

Дата добавления: 2014-05-28; просмотров: 975; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!