Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Биологическое окисление

вности. Кребс  также  подтвердил,  что  обнаруженные  ранее  в  животных
тканях  другие  органические  кислоты  (янтарная,  яблочная,   фумаровая   и
щавелевоуксусная) стимулируют окисление пирувата. Кроме того, он нашел,  что
окисление   пирувата   мышечной   тканью   стимулируется    шестиуглеродными
трикарбоновыми кислотами - лимонной, цис-аконитовой и изолимонной,  а  также
пятиуглеродной (-кетоглутаровой кислотой. Испытаны были и  некоторые  другие
встречающиеся  в  природе  органические  кислоты,  но  ни  одна  из  них  не
обнаружила подобной  активности.  Обращал  на  себя  внимание  сам  характер
стимулирующего действия активных кислот: даже  малого  количества  любой  из
них было достаточно для того, чтобы вызвать окисление во много раз  большего
количества пирувата.[9, 1991]
    Простые эксперименты, а также логические рассуждения  позволили  Кребсу
высказать  предположение,  что  цикл,  который  он  назвал  циклом  лимонной
кислоты, является главным путем окисления углеводов  в  мышце.  После,  цикл
лимонной кислоты был обнаружен практически во всех тканях высших животных  и
растений и у многих аэробных микроорганизмов. За это важное  открытие  Кребс
был удостоен в  1953  году  Нобелевской  премии.  Юджин  Кеннеди  и  Альберт
Ленинджер  показали  позднее,  что  все  реакции  цикла   лимонной   кислоты
протекают в  митохондриях  животных  клеток.  В  изолированных  митохондриях
печени крысы были обнаружены не  только  все  ферменты  и  коферменты  цикла
лимонной кислоты; здесь же, как  выяснилось,  локализованы  все  ферменты  и
белки, которые требуются для последней стадии  дыхания,  т.е.  для  переноса
электронов и окислительного фосфорилирования. Поэтому митохондрии  с  полным
правом называют «силовыми станциями» клетки.

    Катаболическая роль цикла лимонной кислоты

    Цикл   начинается   со    взаимодействия    молекулы    ацетил-СоА    с
щавелевоуксусной   кислотой   (оксалоацетатом),   в   результате    которого
образуется  шестиуглеродная  трикарбоновая  кислота,  называемая   лимонной.
Далее следует серия реакций, в ходе которых  происходит  высвобождение  двух
молекул   С02   и   регенерация    оксалоацетата.    Поскольку    количество
оксалоацетата, необходимое для превращения большого числа ацетильных  единиц
в  С02,  весьма  невелико,  можно  считать,   что   оксалоацетат   выполняет
каталитическую роль.
    Цикл лимонной кислоты является механизмом,  обеспечивающим  улавливание
большей  части  свободной  энергии,  освобождаемой  в   процессе   окисления
углеводов, липидов и  белков.  В  процессе  окисления  ацетил-СоА  благодаря
активности   ряда   специфических   дегидрогеназ   происходит    образование
восстановительных эквивалентов в форме водорода или электронов.    Последние
  поступают   в    дыхательную    цепь;    при  функционировании  этой  цепи
происходит окислительное фосфорилирование, то есть синтезируется АТФ.
    Ферменты  цикла  лимонной  кислоты  локализованы   в   митохондриальном
матриксе, где они находятся либо в свободном состоянии, либо  на  внутренней
поверхности  внутренней  митохондриальной  мембраны;  в   последнем   случае
облегчается   перенос    восстановительных    эквивалентов    на    ферменты
дыхательной    цепи,    локализованные    во    внутренней  митохондриальной
мембране.[11, 1989]
                                Реакции ЦТК.
     Начальная   реакция   -   конденсация   ацетил-СоА   и   оксалоацетата,
катализируется  конденсирующим   ферментом,   цитратсинтетазой,   при   этом
происходит  образование  связи  углерод-углерод  между  метальным  углеродом
ацетил-СоА и карбонильным углеродом оксалоацетата. За реакцией  конденсации,
приводящей к образованию  цитрил-СоА,  следует  гидролиз  тиоэфирной  связи,
сопровождающийся потерей  большого  количества  свободной  энергии  в  форме
теплоты; это определяет протекание реакции слева на право до ее завершения:

    Ацетил-СоА + Оксалоацетат + Н2О > Цитрат + CoA-SH
    Превращение цитрата в изоцитрат катализируется  аконитазой,  содержащей
железо в двухвалентном состоянии. Эта реакция осуществляется в  две  стадии:
сначала происходит дегидратация  с  образованием  цис-аконитата  (часть  его
остается в комплексе с  ферментом),  а  затем  -  гидратация  и  образование
изоцитрата:
    Цитрат ? цис -Аконитат ? Изоцитрат – Н2О
    Реакция ингибируется  фторацетатом,  который  сначала  превращается  во
фторацетил-СоА;   последний   конденсируется   с   оксалоацетатом,   образуя
фторцитрат.     Непосредственным     ингибитором     аконитазы      является
фторцитрат, при ингибировании накапливается цитрат.
    Эксперименты  с  использованием   промежуточных  соединений показывают,
что аконитаза взаимодействует с цитратом ассиметрично: она всегда  действует
на  ту  часть  молекулы  цитрата,  которая  образовалась  из  оксалоацетата.
Возможно, что цис-аконитат  не  является  обязательным  интермедиатом  между
цитратом и изоцитратом и образуется на боковой ветви основного пути.
    Далее   изоцитратдегидрогеназа   катализирует   дегидрогенирование    с
образованием    оксалосукцината.     Описаны     три     различных     формы
изоцитратдегидрогеназы.  Одна  из  них,  НАД-зависимая,  найдена  только   в
митохондриях. Две другие формы являются НАДФ-зависимыми, причем одна из  них
также находится в митохондриях, а другая в цитозоле.  Окисление  изоцитрата,
связанное с работой дыхательной  цепи,  осуществляется  почти  исключительно
НАД-зависимым  ферментом:
Изоцитрат   +   НАД+ ?  Оксалосукцинат   (в    комплексе    с  ферментом)  ?
альфакетоглутарат + СО2+ НАДН2
    Рисунок 5. Реакции цикла Кребса.[10,1993]



    Далее      следует      декарбоксилирование       с        образованием
альфакетоглутарата,          которое          также           катализируется
изоцитратдегидрогеназой.         Важным         компонентом          реакции
декарбоксилирования  являются  ионы  Mg2+  (или  Мn2+).  Судя  по  имеющимся
данным,  оксалосукцинат,  образующийся  на  промежуточной  стадии   реакции,
остается в комплексе с ферментом.
    Альфакетоглутарат,  в   свою   очередь,   подвергается   окислительному
декарбоксилированию,   сходному   с    окислительным    декарбоксилированием
пирувата: в обоих  случаях  субстратом  является  альфакетокислота.  Реакция
катализируется   альфакетоглутаратдегидрогеназным   комплексом   и   требует
участия того же набора кофакторов - тиаминдифосфата, липоата,  НАД+,  ФАД  и
СоА;  в   результате   образуется   сукцинил-СоА   -   тиоэфир,   содержащий
высокоэнергетическую связь.

    ?-кетоглуторат + НАД+ + CoA-SH > Сукцинил-СоА + СО2 + НАДН+Н+
    Равновесие реакции настолько  сильно  сдвинуто  в  сторону  образования
сукцинил-СоА, что ее можно считать физиологически  однонаправленной.  Как  и
при окислении пирувата,  реакция  ингибируется  арсенатом,  что  приводит  к
накоплению субстрата (альфакетоглутарат).
    Продолжением  цикла  является  превращение  сукцинил-СоА  в   сукцинат,
катализируемое сукцинаттиокиназой (сукцинил-СоА-синтетазой):

    Сукцинил-СоА + ФН + ГДФ? Сукцинат + ГТФ + CoA-SH
    Одним из субстратов реакций является  ГДФ  (или  ИДФ),  из  которого  в
присутствии  неорганического   фосфата   образуется   ГТФ   (ИТФ).   Это   -
единственная стадия цикла лимонной  кислоты,  в  ходе  которой  генерируется
высокоэнергетическая   фосфатная   связь   на   субстратном   уровне;    при
окислительном декарбоксилировании  ?-кетоглутарата потенциальное  количество
свободной энергии достаточно для  образования  НАДН  и  высокоэнергетической
фосфатной  связи.  В  реакции,  катализируемой   фосфокиназой,   АТФ   может
образовываться как из ГТФ, так и из ИТФ. Например:

    ГТФ+АДФ (ГДФ+АТФ.
    В  альтернативной  реакции,  протекающей  во  внепеченочных  тканях   и
катализируемой    сукцинил-СоА-ацетоацетат-СоА-трансферазой,    сукцинил-СоА
превращается  в  сукцинат   сопряженно   с   превращением   ацетоацетата   в
ацетоацетил-СоА.      Впечени      имеется      диацилазная      активность,
обеспечивающая гидролиз части сукцинил-СоА с образованием сукцината и СоА.
    Далее сукцинат дегидрогенируется, затем присоединяется молекула воды, и
следует  еще  одна  стадия  дегидрогенирования,  приводящая  к   регенерации
оксалоацетата:

    Сукцинат + ФАД ( Фумарат + ФАДН2
    Первое   дегидрогенирование   катализируется    сукцинатдегидрогеназой,
связанной с внутренней поверхностью  внутренней  митохондриальной  мембраны.
Это единственная дегидрогеназная реакция ЦТК, в ходе которой  осуществляется
прямой перенос  с  субстрата  на  флавопротеин  без  участия  НАД+.  Фермент
содержит  ФАД  и  железо-серный  белок.  В   результате   дегидрогенирования
образуется фумарат. Как показали  эксперименты  с  использованием  изотопов,
фермент  стереоспецифичен  к   транс-атомам   водорода   метиленовых   групп
сукцината.    Добавление    малоната    или     оксалоацетата     ингибирует
сукцинатдегидрогеназу, что приводит к накоплению сукцината.
    Фумараза (фумаратгидротаза) катализирует присоединение воды к  фумарату
с образованием малата:

    Фумарат +Н2О ( L-малат
    Фумараза специфична к L-изомеру малата, она катализирует  присоединение
компонентов молекулы воды по двойной связи  фумарата  в  транс-конфигурации.
Малатдегидрогеназа катализирует превращение малата в  оксалоацетат,  реакция
идет с участием НАД+:
    L-малат + НАД+ ( 0ксалоацетат + НАДН2
    Хотя равновесие этой реакции  сильно  сдвинуто  в  направлении  малата,
реально она протекает в направлении оксалоацетата,  поскольку  он  вместе  с
НАДН постоянно потребляется в других реакциях.
    Ферменты     цикла     лимонной      кислоты,       за      исключением
альфакетоглутарат-   и   сукцинатдегидрогеназы,   обнаруживаются    и    вне
митохондрий.    Однако    некоторые    из    этих    ферментов    (например,
малатдегидрогеназа)   отличаются   от    соответс
Пред.678910
скачать работу

Биологическое окисление

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ