Регуляция активности пируватдегидрогеназы.

Пируватдегидрогеназный комплекс может существовать в активной и неактивной формах. Переход одной формы в другую осуществляется путём обратимого фосфорилирования с участием киназы и дефосфорилирования с участием фосфатазы. При этом фосфорилированная форма является неактивной, а дефосфорилированная – активной (рис.3).

Рис.3. Активирование пируватдегидрогеназы.

 

При низкой концентрации инсулина и высоком уровне энергообеспеченности клетки (↑ АТФ, ↑ ацетил-КоА и ↑ НАДН·Н⁺) этот комплекс находится в неактивном состоянии. Активирование пируватдегидрогеназного комплекса индуцируется инсулином, КоА-SН, пируватом, АДФ и ионами магния.

Цикл Кребса – центральный путь обмена веществ.

Своё название этот метаболический путь получил по имени открывшего его автора – Ганса Кребса, получившего (совместно с Ф. Липманом) за это открытие в 1953 г. Нобелевскую премию. В цикле лимонной кислоты улавливается большая часть свободной энергии, образующейся при распаде белков, жиров и углеводов пищи. Цикл Кребса – центральный путь обмена веществ.

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата ацетил-КоА в матриксе митохондрий включается в цепь последовательных реакций окисления. Таких реакций 8.

1 реакция – образование лимонной кислоты.

Образование цитрата происходит путём конденсации ацетильного остатка ацетил-КоА с оксалацетатом (ЩУК) при помощи фермента цитратсинтазы (с участием воды):

 

СН₃ О=С― СООН Н₂О НS-КоА СН₂― СООН

│ + │ │

С= О Н₂С― СООН цитратсинтаза НО― С― СООН

КоА │

Н₂С― СООН

Ацетил-КоА Оксалацетат Лимонная кислота

 

Данная реакция практически необратима, поскольку при этом распадается богатая энергией тиоэфирная связь ацетил~S-КоА.

2 реакция – образование изолимонной кислоты. Эта реакция катализируется железосодержащим (Fe – негеминовое) ферментом – аконитазой. Реакция протекает чрез стадию образования цис-аконитовой кислоты (лимонная кислота подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой кислоты, которая, присоединяя молекулы воды, превращается в изолимонную).

 

СООН СООН

│ │

СН₂ СН₂

│ │

ОН ― С― СООН Н ― С― СООН

│ │

Н ― С― Н НО ― С― Н

│ │

СООН СООН

Цитрат Изоцитрат

 

Реакция – дегидрирование и прямое декарбоксилирование изолимонной кислоты.

Реакция катализируется НАД⁺–зависимым ферментом изоцитратдегидрогеназой. Фермент нуждается в присутствии ионов марганца (или Mg²⁺). Являясь по своей природе аллостерическим белком, изоцитратдегидрогеназа нуждается в специфическом активаторе – АДФ.

СООН СООН

│ │

СН₂ СН₂

│ │

Н― С― СОО Н СН₂

│ │

Н О― С― Н С=О

│ │

СООН СООН

Изоцитрат α -кетоглутарат

4 реакция – окислительное декарбоксилирование α -кетоглутаровой кислоты.

Процесс катализируется α -кетоглутаратдегидрогеназой – ферментным комплексом, по стуктуре и механизму действия похожим на пируватдегидрогеназный комплекс. В его «распоряжении» те же коферменты: ТПФ, липоевая кислота и ФАД – собственные коферменты комплекса; КоА-SH и НАД⁺ – внешние коферменты.

 

СООН СООН

│ │

CH₂ CH₂

│ ТПФ, липоевая к-та, КоА-SH, ФАД, НАД⁺ │

CH₂ CH₂

│ │

C=O СО₂ НАД Н·Н⁺ С=О

│ S-KoA

COOH

α -кетоглутарат Сукцинил-КоА

Реакция – субстратное фосфорилирование.

Суть реакции заключается в переносе богатой энергией связи сукцинил-КоА (макроэргическое соединение) на ГДФ с участием фосфорной кислоты – при этом образуется ГТФ, молекула которого вступает в реакцию перефосфорилирования с АДФ – образуется АТФ.

СООН СООН

│ │

CH₂ ГДФ Н₃РО₄ CH₂

│ │ + ГТФ + SH-KoA

CH₂ сукцинил-КоА-синтетаза CH₂

│ │

СО COOH

SkoA

Cукцинил-КоА Сукцинат

 

нуклеозидфосфаткиназа

ГТФ + АДФ ГДФ + АТФ

 

Реакция – дегидрирование янтарной кислоты сукцинатдегидрогеназой.

Фермент осуществляет прямой перенос водорода с субстрата (сукцината) на II комплекс дыхательной цепи митохондрий. Коферментом в этой реакции является ФАД. Комплекс «ФАД – сукцинатдегидрогеназа» прочно связан с внутренней мембраной митохондрий.

 

СООН СООН

│ ФАД ФАД Н₂ │

CH ₂ CH

│ ║

CH ₂ сукцинатдегидрогеназа CH

│ │

СООН СООН

Сукцинат Фумарат

 

7 реакция – образование яблочной кислоты ферментом фумаразой.

Фумараза (фумаратгидратаза) гидратирует фумаровую кислоту – при этом образуется яблочная кислота, причём её L-форма, так как фермент обладает стереоспецифичностью.

 

СООН СООН

│ Н₂О │

СН ОН –СН

║ │

СН фумараза Н–С – Н

│ │

СООН СООН

Фумарат L-Малат

 

8 реакция – образование оксалацетата.

Реакция катализируется малатдегидрогеназой, коферментом которой служит НАД⁺. Образовавшийся под действием фермента оксалацетат вновь включается в цикл Кребса и весь циклический процесс повторяется.

 

СООН СООН

│ │

Н О–С– Н НАД⁺ НАД Н ∙ Н⁺ С=О

│ │

CH₂ CH₂

│ │

СООН СООН

Малат ЩУК

 

Последние 3 реакции обратимы, но поскольку НАДН∙ Н⁺ захватывается дыхательной цепью, равновесие реакции сдвигается вправо, т.е. в сторону образования оксалацетата. Как видно, за один оборот цикла происходит полное окисление, «сгорание», молекулы ацетил-КоА. В ходе цикла образуются восстановленные формы никотинамидных и флавиновых коферментов, которые окисляются в дыхательной цепи митохондрий. Таким образом, цикл Кребса находится в тесной взаимосвязи с процессом клеточного дыхания.

Читайте также:

1. АНАЛИЗ ДЕЛОВОЙ АКТИВНОСТИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ
2. Анализ деловой активности, рентабельности и рыночной устойчивости
3. В инициативной активности при постановке изобразительной задачи
4. Важнейшие сферы активности взрослого человека
5. ВИДЫ РЕЖИМОВ ДВИГАТЕЛЬНОЙ (ФИЗИЧЕСКОЙ) АКТИВНОСТИ
6. Внешняя организация активности
7. Внутренняя организация активности человека
8. Вопрос 84. Регуляция активности ферментов
9. Глава 19. Эмоциональный стресс и регуляция эмоциональных состояний - 465
10. Гуморальная регуляция висцеральных функций.
11. Диспозиционная регуляция социотипического поведения личности
12. Изменение соотношения оценок самочувствия («С»), активности («А»), настроения («Н») персонала в динамике плавания на ледоколе