Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.

Предстоящем пируват, также жирные кислоты и некие аминокислоты окисляются до ацетильного остатка, связанного с коэнзимом А (ацетил-КоА). Эти реакции протекают уже в митохондриях клеточки. Пируват и ацетил-КоА, находящиеся на скрещении нескольких метаболических путей, можно отнести кглавным либо узловым метаболитам.

39. Цикл трикарбоновых кислот: последовательность реакций, харак­теристика ферментов. Амфиболическая функция цитратного цикла Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.. Связь с обменом углеводов, жиров и белков.

Реакции цикла Кребса относятся к третьей стадии катаболизма питательных веществ и происходят в митохондриях клеточки. Эти реакции относятся к общему пути катаболизма и свойственны для распада всех классов питательных веществ (белков, липидов и углеводов).

Главной функцией цикла является окисление ацетильного остатка с образованием Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. четырёх молекул восстановленных коферментов (трёх молекул НАДН и одной молекулы ФАДН2), также образование молекулы ГТФ оковём субстратного фосфорилирования. Атомы углерода ацетильного остатка выделяются в виде 2-ух молекул СО2.

13.4.2.Цикл Кребса включает 8 поочередных стадий, обращая повышенное внимание на реакции дегидрирования субстратов:

Набросок 13.6. Реакции цикла Кребса, включая образование α-кетоглутарата

а) конденсация Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. ацетил-КоА с оксалоацетатом, в итоге которой появляется цитрат (рис.13.6, реакция 1); потому цикл Кребса именуют также цитратным циклом. В этой реакции метильный углерод ацетильной группы ведет взаимодействие с кетогруппой оксалоацетата; сразу происходит расщепление тиоэфирной связи. В реакции освобождается КоА-SH, который может принять роль в окислительном декарбоксилировании последующей молекулы пирувата Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.. Реакцию катализирует цитратсинтаза, это – регуляторный фермент, он ингибируется высочайшими концентрациями НАДН, сукцинил-КоА, цитрата.

б) перевоплощение цитрата в изоцитрат через промежуточное образование цис-аконитата. Образующийся в первой реакции цикла цитрат содержит третичную гидроксильную группу и не способен окисляться в критериях клеточки. Под действием фермента аконитазы идёт отщепление молекулы воды Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. (дегидратация), а потом её присоединение (гидратация), но другим методом (рис.13.6, реакции 2-3). В итоге данных перевоплощений гидроксильная группа перемещается в положение, благоприятствующее её следующему окислению.

в) дегидрирование изоцитрата с следующим выделением молекулы СО2 (декарбоксилированием) и образованием α-кетоглутарата (рис. 13.6, реакция 4). Это – 1-ая окислительно-восстановительная реакция в цикле Кребса, в итоге которой появляется НАДН. Изоцитратдегидрогеназа Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА., катализирующая реакцию, - регуляторный фермент, активизируется АДФ. Излишек НАДН ингибирует фермент.

Набросок 13.7. Реакции цикла Кребса, начиная с α-кетоглутарата.

г) окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата, катализируется мультиферментным комплексом (рис. 13.7, реакция 5), сопровождается выделением СО2 и образованием 2-ой молекулы НАДН. Эта реакция подобна пируватдегидрогеназной реакции. Ингибитором служит продукт реакции – сукцинил-КоА.

д) субстратное Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. фосфорилирование на уровне сукцинил-КоА, в процессе которого энергия, освобождающаяся при гидролизе тиоэфирной связи, запасается в форме молекулы ГТФ. В отличие от окислительного фосфорилирования, этот процесс протекает без образования химического потенциала митохондриальной мембраны (рис. 13.7, реакция 6).

е) дегидрирование сукцината с образованием фумарата и молекулы ФАДН2 (рис. 13.7, реакция 7). Фермент сукцинатдегидрогеназа крепко связан с внутренней мембраной Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. митохондрии.

ж) гидратация фумарата, в итоге чего в молекуле продукта реакции возникает просто окисляемая гидроксильная группа (рис. 13.7, реакция 8).

з) дегидрирование малата, приводящее к образованию оксалоацетата и третьей молекулы НАДН (рис.13.7, реакция 9). Образующийся в реакции оксалоацетат может вновь употребляться в реакции конденсации с очередной молекулой ацетил-КоА (рис. 13.6, реакция 1). Потому Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. данный процесс носит повторяющийся нрав.

13.4.3. Таким макаром, в итоге обрисованных реакций подвергается полному окислению ацетильный остаток СН3-СО-. Количество молекул ацетил-КоА, превращаемых в митохондриях в единицу времени, находится в зависимости от концентрации оксалоацетата. Главные пути роста концентрации оксалоацетата в митохондриях (надлежащие реакции подвергнутся рассмотрению позже):

а) карбоксилирование пирувата – присоединение Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. к пирувату молекулы СО2 с энергозатратой АТФ;

б) дезаминирование либо трансаминирование аспартата – отщепление аминогруппы с образованием на её месте кетогруппы.

13.4.4. Некие метаболиты цикла Кребса могут употребляться для синтеза структурных блоков для построения сложных молекул. Так, оксалоацетат может преобразовываться в аминокислоту аспартат, а α–кетоглутарат – в аминокислоту глутамат. Сукцинил-КоА учавствует в синтезе гема Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. – простетической группы гемоглобина. Таким макаром, реакции цикла Кребса могут участвовать как в процессах катаболизма, так и анаболизма, другими словами цикл Кребса делает амфиболическую функцию (см. 13.1).

40. Окисление НАДН2 и ФАДН2 в митохондриях. Черта главных компонент дыхательной цепи. Ферментные комплексы. Дегидрирование субстратов и окисление водорода как источник энергии для синтеза Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. АТФ. Роль АТФ в организме.

В пируватдегидрогеназной реакции и в цикле Кребса происходит дегидрирование (окисление) субстратов (пируват, изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинат, малат). В итоге этих реакций образуются НАДН и ФАДН2. Эти восстановленные формы коферментов окисляются в митохондриальной дыхательной цепи. Окисление НАДН и ФАДН2, протекающее сопряжённо с синтезом АТФ из АДФ Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. и Н3РО4 именуется окислительным фосфорилированием.

Схема строения митохондрии показана на рисунке 14.1. Митохондрии представляют собой внутриклеточные органеллы, имеющие две мембраны: внешную (1) и внутреннюю (2). Внутренняя митохондриальная мембрана образует бессчетные складки – кристы (3). Место, ограниченное внутренней митохондриальной мембраной, носит заглавие матрикс (4), место, ограниченное внешней и внутренней мембранами, - межмембранное место

Дыхательная цепь– поочередная цепь ферментов, осуществляющая Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. перенос ионов водорода и электронов от окисляемых субстратов к молекулярному кислороду – конечному акцептору водорода. В процессе этих реакций выделение энергии происходит равномерно, маленькими порциями, и она может быть аккумулирована в форме АТФ. Локализация ферментов дыхательной цепи – внутренняя митохондриальная мембрана.

Дыхательная цепь включает четыре мультиферментных комплекса

I. НАДН-KoQ-редуктаза (содержит Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. промежные акцепторы водорода: флавинмононуклеотид и железосерные белки).

II. Сукцинат-KoQ-редуктаза (содержит промежные акцепторы водорода: ФАД и железосерные белки).

III. KoQН2-цитохром с-редуктаза (содержит акцепторы электронов: цитохромы b и с1, железосерные белки).

IV. Цитохром с-оксидаза (содержит акцепторы электронов: цитохромы а и а3, ионы меди Cu2+).

14.1.3. В качестве промежных переносчиков электронов выступают убихинон Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. (коэнзим Q) и цитохром с.

Убихинон (KoQ) – жирорастворимое витаминоподобное вещество, способен просто диффундировать в гидрофобной фазе внутренней мембраны митохондрий. Био роль коэнзима Q – перенос электронов в дыхательной цепи от флавопротеинов (комплексы I и II) к цитохромам (комплекс III).

Цитохром с – непростой белок, хромопротеин, простетическая группа которого – гем – содержит железо Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. с переменной валентностью (Fe3+ в окисленной форме и Fe2+ в восстановленной форме). Цитохром с является водорастворимым соединением и размещается на периферии внутренней митохондриальной мембраны в гидрофильной фазе. Био роль цитохрома с – перенос электронов в дыхательной цепи от комплекса III к комплексу IV.

14.1.4. Промежные переносчики электронов в дыхательной цепи размещены в согласовании Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. с их окислительно-восстановительными потенциалами. В этой последовательности способность отдавать электроны (окисляться) убывает, а способность присоединять электроны (восстанавливаться) растет. Большей возможности отдавать электроны обладает НАДН, большей способностью присоединять электроны – молекулярный кислород.

Механизм синтеза АТФ обрисовывает хемиосмотическая теория (создатель - П. Митчелл). Согласно этой теории, составляющие дыхательной цепи, расположенные во внутренней митохондриальной Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. мембране, в процессе переноса электронов могут «захватывать» протоны из матрикса митохондрий и передавать их в межмембранное место. При всем этом внешняя поверхность внутренней мембраны приобретает положительный заряд, а внутренняя – отрицательный, т.е. создаётся градиент концентрации протонов с более кислым значением рН снаружи. Так появляется трансмембранный потенциал (ΔµН Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.+). Существует три участка дыхательной цепи, на которых он появляется. Эти участки соответствуют I, III и IV комплексам цепи переноса электронов.

Энергия, аккумулированная в форме АТФ, употребляется в организме для обеспечения различных биохимических и физиологических процессов. Запомните главные примеры использования энергии АТФ:

1) синтез сложных хим веществ из более обычных Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. (реакции анаболизма);

2) сокращение мускул (механическая работа);

3) образование трансмембранных биопотенциалов;

4) активный транспорт веществ через био мембраны.

Ответы 41-60

41. Сопряжение окисления с фосфорилированием в дыхатель­ной цепи. Н+-АТФсинтетаза мембран митохондрий. Коэффициент Р/О. Разобщение дыхания и фосфорилирования. Гипоэнергетические состояния.

Степень сопряжённости окисления и фосфорилирования в митохондриях охарактеризовывает коэффициент фосфорилирования (Р/О). Он равен Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. отношению количества молекул неорганического фосфата (Н3РО4), перешедшего в АТФ, к количеству атомов потреблённого кислорода (О2).

К примеру, если донором водорода для дыхательной цепи является молекула НАДН, то электроны от донора (НАДН) к акцептору (кислород) проходят 3 участка сопряжения окисления и фосфорилирования (I, III и IV ферментные комплексы дыхательной цепи). Таким макаром, очень может Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. образоваться 3 молекулы АТФ (3 АДФ + 3 Н3РО4 → 3 АТФ). Затрачивается 1 атом кислорода (2 Н + О → Н2О). Значение коэффициента Р/О = 3/1 = 3.

Если донором водорода будет молекула ФАДН2, то электроны в дыхательной цепи проходят 2 участка сопряжения окисления и фосфорилирования (III и IV ферментные комплексы дыхательной цепи). Таким макаром, очень может образоваться 2 молекулы АТФ Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. (2 АДФ + 2 Н3РО4 → 2 АТФ). Затрачивается, как и в прошлом случае, 1 атом кислорода (2 Н + О → Н2О). Значение коэффициента Р/О = 2/1 = 2.

14.2.2.Более непростой пример расчёта коэффициента фосфорилирования – при окислении пирувата до конечных товаров - показан на рисунке 14.5. В этом метаболическом пути происходит дегидрирование 4 субстратов (пирувата, изоцитрата, α-кетоглутарата и малата) с образованием Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. НАДН и 1-го субстрата (сукцината) с образованием ФАДН2. Восстановленные коферменты окисляются в дыхательной цепи, и в сопряжённых реакциях фосфорилирования появляется (4×3 АТФ + 1×2 АТФ)=14 молекул АТФ. Ещё 1 молекула АТФ (ГТФ) появляется в реакции субстратного фосфорилирования на уровне сукцинил-КоА. Таким макаром, при полном окислении 1 молекулы пирувата появляется 15 молекул АТФ Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. (из их 14 - оковём окислительного фосфорилирования).

Чтоб высчитать количество потреблённого кислорода, необходимо знать число реакций дегидрирования на данном участке метаболического пути. Для окисления каждой восстановленной формы кофермента нужен 1 атом кислорода (см. выше). Как следует, в нашем примере потребляется 5 атомов кислорода. Значение коэффициента Р/О будет равно 14/5 = 2,8.

Набросок 14.5.Расчёт энергетического баланса реакций Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. окислительного декарбоксилирования пирувата и цикла Кребса.

Перенос электронов в дыхательной цепи не во всех случаях протекает сопряжённо с фосфорилированием АДФ. Состояние, при котором окисление субстратов в дыхательной цепи происходит, но АТФ при всем этом не появляется, именуется свободным (нефосфорилирующим) окислением. Энергия, выделяемая при окислении, рассеивается в виде теплоты.

В физиологических критериях Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. свободное окисление может служить одним из устройств теплорегуляции. В человеческом организме и неких животных имеется особенная ткань – бурый жир, содержащий митохондрии, адаптированные для выработки теплоты. Много бурого жира у новорождённых, в следующие периоды жизни его количество миниатюризируется. В митохондриях бурого жира содержание дыхательных ферментов существенно выше, чем ферментов Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА., осуществляющих фосфорилирование АДФ, потому в их преобладают процессы свободного окисления.

Разобщение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях может иметь место при неких патологических состояниях. Основными симптомами таких состояний могут быть стремительная утомляемость, завышенная температура тела, понижение массы тела, невзирая на завышенный аппетит, учащение дыхания и сердцебиения.

14.3.2.Разобщение процессов окисления и фосфорилирования Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. может быть вызвано действием ряда веществ, как природных, так и синтетических. Механизм деяния этих веществ состоит в том, что они являются переносчиками протонов через мембрану. Вещества, разобщающие окисление и фосфорилирование, можно поделить на протонофоры и ионофоры.

Протонофоры представляют собой слабенькие гидрофобные органические кислоты, которые в форме аниона (R-COO Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.-) связывают протоны в межмембранном пространстве, диффундируют через мембрану и диссоциируют в матриксе с образованием протонов. К этой группе относятся, к примеру, свободные жирные кислоты, гормоны щитовидной железы, салицилаты, дикумарол, 2,4-динитрофенол (см. набросок 14.6).

Набросок 14.6.Механизм деяния 2,4-динитрофенола.

Ионофоры (валиномицин, нигерицин, грамицидин) способны встраиваться в мембрану, образуя канал, по которому могут Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. передвигаться протоны и другие одновалентные катионы - Na+ либо K+(набросок 14.7). В итоге снимается протонный потенциал и нарушается синтез АТФ.

Набросок 14.7.Валиномицин упрощает проникновение в клеточку ионов Н+.

Образование и пути использования глюкозо-6-фосфата в организме. Особенности обмена глюкозо-6-фосфата в разных тканях, обусловленные многофункциональными различиями этих тканей.

Источниками глюкозо-6-фосфата служат Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. 2 процесса: мобилизация гликогена и глюконеогенез.

1. Мобилизация гликогена. В состоянии гипогликемии в крови увеличивается уровень гормона глюкагона, вырабатываемого а-клетками поджелудочной железы. Подобно адреналину он запускает каскад реакций, приводящих к фосфорилированию внутриклеточных ферментов печени. В том числе, главного фермента распада гликогена - гликогенфосфорилазы, что приводит к увеличению его активности. Мобилизация Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. гликогена обеспечивает потребности человеческого организма в глюкозе в протяжении первых 12-24 часов голодания.

2. В более поздние сроки голодания главным источником глюкозы становится глюконеогенез - биосинтез глюкозы из неуглеводных источников.

Основными субстратами для глюконеогенеза при голодании служат глицерол и аминокислоты (кроме лейцина).

Увеличение уровня этих субстратов в крови обеспечивается этим же Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. глюкагоном, за счет распада триацилглицеролов в клеткаж жировой ткани и гормонами коркового вещества надпочечников – глюкокортикоидами, которые стимулируют процессы катаболизма белков во внепеченочных тканях. Не считая того, эти гормоны ,индуцируют синтез и увеличивают активность регуляторных ферментов глюконеогенеза – пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируват-карбоксикиназы и фруктозо-1,6-дифосфатазы.

Исходной реакцией перевоплощения глюкозы в клеточке является Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. её фосфорилирование в итоге взаимодействия с АТФ (набросок 15.1, реакция 1). Эта реакция в критериях клеточки протекает исключительно в одном направлении. Био роль реакции фосфорилирования глюкозы состоит в том, что глюкозо-6-фосфат, в отличие от свободной глюкозы, не может просачиваться через плазматическую мембрану назад в кровь и оказывается «запертой» в клеточке. Таким макаром, глюкозо Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.-6-фосфат является главным метаболитом углеводного обмена, на уровне которого осуществляется интеграция разных путей перевоплощения глюкозы в клеточке.

В большинстве тканей реакцию фосфорилирования глюкозы катализирует фермент гексокиназа, которая обладает высочайшим сродством к глюкозе, способна также фосфорилировать фруктозу и маннозу и аллостерически ингибируется излишком глюкозо-6-фосфата. В клеточках печени, не считая того Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА., есть фермент глюкокиназа, которая имеет низкое сродство к глюкозе, не ингибируется глюкозо-6-фосфатом и не участвует в фосфорилировании других моносахаридов. Глюкокиназа отлично работает только при высочайшей концентрации глюкозы в крови. Это содействует усвоению огромного количества углеводов, поступающих в печень из кишечного тракта в активную фазу пищеварения.

В Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. последующей реакции глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат.

43. Гликолиз - локализация в клеточке и тканях, последовательность ре­акций, био роль, энергетический баланс. Утилизация молочной кислоты в человеческом организме. Интен­сивность гликолиза в тканях в период внутриутробного развития плода и после рождения.

Гликолиз – это ферментативный распад глюкозы в аэробных критериях до 2-ух молекул Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. пировиноградной кислоты (аэробный гликолиз), а в анаэробных критериях – до 2-ух молекул молочной кислоты (анаэробный гликолиз). В анаэробных критериях гликолиз протекает в тканях без употребления кислородаи является единственным процессом, поставляющим АТФ, потому что окислительное фосфорилирование в этих критериях не работает. Анаэробный гликолиз происходит во всех тканях, функционирующих в критериях гипоксии, сначала Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. в скелетных мышцах. Гликолиз в эритроцитах даже в присутствии кислорода заканчивается образованием лактата, так как в этих клеточках отсутствуют митохондрии.

Гликолиз протекает в цитозоле клеток организма. Этот процесс катализируется одиннадцатью ферментами, которые выделены в высокоочищенном состоянии и отлично исследованы. Условно можно поделить гликолиз на две стадии.

15.2.2. 1-ая стадия гликолиза является предварительной и Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. включает реакции перевоплощения молекулы глюкозы в две молекулы фосфотриоз. Эта стадия сопровождается издержкой молекул АТФ.

Исходной реакцией перевоплощения глюкозы в клеточке является её фосфорилирование в итоге взаимодействия с АТФ (набросок 15.1, реакция 1). Эта реакция в критериях клеточки протекает исключительно в одном направлении. Био роль реакции фосфорилирования глюкозы состоит в Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. том, что глюкозо-6-фосфат, в отличие от свободной глюкозы, не может просачиваться через плазматическую мембрану назад в кровь и оказывается «запертой» в клеточке. Таким макаром, глюкозо-6-фосфат является главным метаболитом углеводного обмена, на уровне которого осуществляется интеграция разных путей перевоплощения глюкозы в клеточке.

В большинстве тканей реакцию фосфорилирования Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. глюкозы катализирует фермент гексокиназа, которая обладает высочайшим сродством к глюкозе, способна также фосфорилировать фруктозу и маннозу и аллостерически ингибируется излишком глюкозо-6-фосфата. В клеточках печени, не считая того, есть фермент глюкокиназа, которая имеет низкое сродство к глюкозе, не ингибируется глюкозо-6-фосфатом и не участвует в фосфорилировании других моносахаридов. Глюкокиназа отлично работает Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. только при высочайшей концентрации глюкозы в крови. Это содействует усвоению огромного количества углеводов, поступающих в печень из кишечного тракта в активную фазу пищеварения.

В последующей реакции глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат (набросок 15.1, реакция 2).

Продукт реакции изомеризации подвергается повторному фосфорилированию за счёт АТФ (набросок 15.1, реакция 3). Эта реакция – более медлительно протекающая Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. реакция гликолиза и, подобно фосфорилированию глюкозы, необратима. Фермент – фосфофруктокиназа – является аллостерическим, активизируется АДФ, АМФ, и фруктозо-2,6-бисфосфатом, а ингибируется цитратом и высочайшей концентрацией АТФ.

На последующем шаге фруктозо-1,6-дифосфат подвергается расщеплению на две фосфотриозы (набросок 15.1, реакция 4). Таким макаром, хим соединение, содержащее 6 углеродных атомов, преобразуется в два, содержащих по Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. 3 атома углерода. Потому гликолиз именуют дихотомическим оковёмперевоплощения глюкозы (от слова «дихотомия» – рассечение на две части).

Дальше происходит изомеризация триозофосфатов (набросок 15.1, реакция 5). В этой реакции диоксиацетонфосфат перебегает в глицеральдегид-3-фосфат. Таким макаром, в первой стадии гликолиза молекула глюкозы преобразуется в две молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Потому в реакциях 2-ой стадии глюкозы будет участвовать по Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. две молекулы каждого субстрата, что нужно учесть при расчёте энергетического баланса данного метаболического пути.

Набросок 15.1.Реакции первой стадии гликолиза.

15.2.3. 2-ая стадия гликолиза включает реакции перевоплощения 2-ух молекул глицеральдегид-3-фосфата в две молекулы лактата. На этой стадии гликолиза происходит синтез молекул АТФ.

Глицеральдегид-3-фосфат подвергается дегидрированию при участии НАД-зависимой дегидрогеназы Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.. В этой реакции происходит потребление неорганического фосфата, который врубается в состав продукта реакции, содержащего макроэргическую фосфатную связь (набросок 15.2, реакция 6), а промежным донором водорода служит SH-группа в активном центре фермента, которая позже регенерирует.

1,3-Дифосфоглицерат вступает в реакцию первого субстратного фосфорилирования, т.е. не сопряжённого с переносом электронов в Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. дыхательной цепи. В этой реакции осуществляется синтез молекулы АТФ в итоге переноса фосфатной группы вкупе с макроэргической связью на молекулу АДФ (набросок 15.2, реакция 7).

В последующей реакции происходит внутримолекулярное перемещение фосфатной группы 3-фосфоглицерата ко 2-му углеродному атому (набросок 15.2, реакция 8). Тем облегчается следующее отщепление молекулы воды, которое приводит к возникновению в Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. продукте реакции макроэргической фосфатной связи (набросок 15.2, реакция 9).

Фосфоенолпируват (ФЕП) вступает в реакцию второго субстратного фосфорилирования, в процессе которого появляется молекула АТФ. В отличие от первого субстратного фосфорилирования, данная реакция является необратимой в критериях клеточки (набросок 15.2, реакция 10). Фермент пируваткиназа существует в 2-ух изоферментных формах. Изофермент, присутствующий в печёночных клеточках Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА., аллостерически ингибируется АТФ и активизируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Изофермент, присутствующий в мозге, мышцах и других тканях, не является аллостерическим и не воспринимает роли в регуляции гликолиза.

В заключительной реакции гликолиза происходит внедрение НАДН, образовавшегося при дегидрировании глицеральдегид-3-фосфата (см. реакцию 6). При участии НАД-зависимой лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается в молочную кислоту Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. (набросок 15.2, реакция 11). Фермент существует в 5 изоферментных формах, отличающихся сродством к субстрату и рассредотачиванием в тканях.


Набросок 15.2.Реакции 2-ой стадии гликолиза.

Таким макаром, в процессе образования лактата из глюкозы в клеточке не скапливается НАДН. Это означает, что данный процесс является анаэробным и может протекать без роли кислорода (который является конечным акцептором Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. электронов, передаваемых НАДН в дыхательную цепь). В тканях, функционирующих в критериях гипоксии,

При подсчёте энергетического баланса гликолиза следует учесть, что любая из реакций 2-ой стадии этого метаболического пути повторяется два раза. Таким макаром, в первой стадии было затрачено 2 молекулы АТФ, а во 2-ой стадии оковём субстратного фосфорилирования образовалось 2х2 = 4 молекулы Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. АТФ; как следует при окислении одной молекулы глюкозы в клеточке скапливается 2 молекулы АТФ.

44. Дихотомический аэробный распад глюкозы: схема последо­вательности реакций, значение. Энергетический баланс аэробного окисле­ния глюкозы.

Аэробным именуется окисление био субстратов с выделением энергии, протекающее при использовании кислорода в качестве конечного акцептора водорода в дыхательной цепи. В Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. качестве доноров водорода выступают восстановленные формы коферментов (НАДН, ФАДН2 и НАДФН), образующиеся в промежных реакциях окисления субстратов.

Аэробное дихотомическое окисление глюкозы является главным оковём катаболизма глюкозы в человеческом организме и может происходить во всех органах и тканях. В итоге этих реакций глюкоза расщепляется до СО2 и Н Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА.2О, а выделяющаяся энергия аккумулируется в АТФ. В этом процессе можно условно выделить три стадии:

1. перевоплощение глюкозы в 2 молекулы пирувата в цитоплазме клеток (специфичный путь распада глюкозы);

2. окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил-КоА в митохондриях;

3. окисление ацетил-КоА в цикле Кребса в митохондриях.

15.3.2.На каждом шаге процесса происходит образование восстановленных форм Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. коферментов, которые окисляются ферментными комплексами дыхательной цепи с образованием АТФ оковёмокислительного фосфорилирования. Коферменты, образующиеся на 2-ой и третьей стадиях аэробного окисления глюкозы, подвергаются конкретному окислению в митохондриях. В то же время НАДН, образующийся в цитоплазме в реакциях первой стадии аэробного окисления, не способен просачиваться через митохондриальную мембрану. Перенос водорода с Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. цитоплазматического НАДН в митохондрии происходит с помощью особых челночных циклов, главным из которых является малат-аспартатный челночный механизм. Цитоплазматический НАДН восстанавливает оксалоацетат в малат, который просачивается в митохондрию, где окисляется, восстанавливая митохондриальный НАД; в цитоплазму оксалоацетат ворачивается в виде аспартата (набросок 15.3).


Набросок 15.3.Малат-аспартатный челночный механизм.

Продукция Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. АТФ в реакциях аэробного дихотомического окисления происходит также в трёх реакциях субстратного фосфорилирования – две из их в гликолизе, 3-я в цикле Кребса на уровне сукцинил-КоА. Полный энергетический баланс аэробного окисления глюкозы представлен на рисунке 15.4.

Набросок 15.3.Энергетический баланс аэробного окисления глюкозы.

45. Пентозофосфатный путь перевоплощений глюкозы. Реакции окисли­тельного шага. Роль пентозофосфатного Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. пути в разных тканях.

Пентозофосфатный путь представляет собой прямое окисление глюкозы и протекает в цитоплазме клеток. Большая активность ферментов пентозофосфатного пути найдена в клеточках печени, жировой ткани, коры надпочечников, молочной железы в период лактации, зрелых эритроцитах. Малый уровень этого процесса выявлен в скелетных и сердечной мышцах, мозге, щитовидной железе, легких Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА..

Пентозофосфатный путь именуют также апотомическим оковём, потому что в его реакциях происходит укорочение углеродной цепи гексозы на один атом, который врубается в молекулу СО2.

16.1.2.Пентозофосфатный путь делает в организме две важные метаболические функции:

· он является основным источником НАДФН для синтеза жирных кислот, холестерола, стероидных гормонов, микросомального окисления; в эритроцитах Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. НАДФН употребляется для восстановления глутатиона – вещества, препятствующего пероксидному гемолизу;

· он является основным источником пентоз для синтеза нуклеотидов, нуклеиновых кислот, коферментов (АТФ, НАД, НАДФ, КоА-SН и др.).

16.1.3.В пентозофосфатном пути можно выделить две фазы - окислительную и неокислительную.

Начальным субстратом окислительной фазы является глюкозо-6-фосфат, который конкретно подвергается дегидрированию с ролью НАДФ-зависимой Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. дегидрогеназы (набросок 16.1, реакция 1). Продукт реакции гидролизуется (реакция 2), а образующийся 6-фосфоглюконат дегидрируется и декарбоксилируется (реакция 3). Таким макаром, происходит укорочение углеродной цепи моносахарида на один углеродный атом («апотомия»), и появляется рибулозо-5-фосфат.

Набросок 16.1. Реакции окислительной фазы пентозофосфатного пути.

16.1.4. Неокислительная фазапентозофосфатного пути начинается с реакций изомеризации. В процессе этих реакций одна часть Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. рибулозо-5-фосфата изомеризуется в рибозо-5-фосфат, другая - в ксилулозо-5-фосфат (набросок 16.2, реакции 4 и 5).


Набросок 16.2.Реакции изомеризации рибулозо-5-фосфата.

Следуюшая реакция протекает при участии фермента транскетолазы, коферментом которой является тиаминдифосфат (производное витамина B1). В этой реакции происходит перенос двухуглеродного куска с ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат:

Образовавшиеся продукты Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. ведут взаимодействие меж собой в реакции, которая катализируется трансальдолазой и заключается а переносе остатка дигидроксиацетона на глицеральдегид-3-фосфат.

Продукт этой реакции эритрозо-4-фосфат участвует во 2-ой транскетолазной реакции совместно со последующей молекулой ксилулозо-5-фосфата:

Таким макаром, три молекулы пентозофосфатов в итоге реакций неокислительной стадии преобразуются в две молекулы фруктозо-6-фосфата и Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. одну молекулу глицеральдегид-3-фосфата. Фруктозо-6-фосфат может изомеризоваться в глюкозо-6-фосфат, а глицеральдегид-3-фосфат может подвергаться окислению в гликолизе либо изомеризоваться в дигидроксиацетонфосфат. Последний совместно с другой молекулой глицеральдегид-3-фосфата может создавать фруктозо-1,6-дифосфат, который также способен перебегать в глюкозо-6-фосфат.

16.1.5.Средством пентозофосфатного пути может происходить полное окисление Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. глюкозо-6-фосфата до 6 молекул СО2. Все эти молекулы образуются из С-1-атомов 6 молекул глюкозо-6-фосфата, а из образовавшихся при всем этом 6 молекул рибулозо-5-фосфата опять регенерируются 5 молекул глюкозо-6-фосфата:

Если упростить представленную схему, то получится:

Таким макаром, полное окисление 1 молекулы глюкозы в пентозофосфатном пути сопровождается восстановлением 12 молекул НАДФ.

46. Обмен Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. гликогена. Регуляция синтеза и распада гликогена. Мобилизация гликогена печени: последовательность реакций, каскадный механизм активации фосфо­рилазы. Нарушения обмена гликогена. Гликогенозы.

Гликоген – биополимер, состоящий из остатков глюкозы, он является компонентом всех тканей животных и человека (см. набросок 15.1). Этот полисахарид служит главным источником энергии и резервом углеводов в организме.

Содержание гликогена Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. в разных органах находится в зависимости от физиологического состояния организма. Более высочайшее содержание гликогена находится в печени (от 2 до 6% от массы органа). Хотя концентрация гликогена в мышцах существенно ниже (от 0,5 до 1,5%), но в норме его количество в мышцах составляет 2/3 от общего его содержания в организме.

Гликоген отличается значимым многообразием по структуре и Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. по относительной молекулярной массе. Молекулы его ветвисты. Глюкозные остатки образуют цепи, в каких они связаны меж собой α-1,4-гликозидными связями. Разветвления образуются с помощью α-1,6-гликозидных связей.

Большая часть глюкозы, поступающей в организм с едой, преобразуется в клеточках печени в гликоген. Это связано с тем, что скопление просто Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. растворимой глюкозы в клеточках привело бы к резкому повышению осмотического давления и разрушению клеточной мембраны.

16.3.2.Молекула глюкозы фосфорилируется при участии фермента глюкокиназы (в гепатоцитах) либо гексокиназы (в других клеточках) с образованием глюкозо-6-фосфата. Этот метаболит под воздействием фосфоглюкомутазы преобразуется в глюкозо-1-фосфат (набросок 16.7, реакция 1).

Набросок 16.7.Реакции биосинтеза гликогена.

Глюкозо-1-фосфат ведет Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. взаимодействие с уридинтрифосфатом (УТФ) в присутствии фермента УДФ-глюкозо-пирофосфорилазы с образованием УДФ-глюкозы – главного метаболита углеводного обмена (набросок 16.7, реакция 2).

Перенос глюкозного остатка с УДФ-глюкозы на затравочную полисахаридную цепь производит гликогенсинтаза – регуляторный фермент данного метаболического пути (набросок 16.7, реакция 3). Гликогенсинтаза существует в 2-ух формах: гликогенсинтаза b (неактивная) и гликогенсинтаза а (активная). Перевоплощение формы а Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. в форму b катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой, оборотный процесс – протеинфосфатазой.

Образование α-1,6-гликозидных связей в молекуле гликогена катализирует ветвящий фермент либо трансглюкозидаза (набросок 16.8) .

Набросок 16.8.Образование α-1,6-гликозидных связей в молекуле гликогена.

Мобилизация, либо распад гликогена – процесс перевоплощения гликогена в глюкозу, происходящий в печени. Таким макаром, распад гликогена в печени вместе с глюконеогенезом Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. учавствует в поддержании уровня глюкозы в крови.

Набросок 16.9.Реакции мобилизации гликогена.

Первую реакцию внутриклеточного расщепления гликогена катализирует фермент фосфорилаза гликогена (набросок 16.9, реакция 1). Простетической группой его является пиридоксальфосфат (производное витамина В6).

Фосфорилаза гликогена – регуляторный фермент, он существует в 2-ух формах: фосфорилаза а (активная) и фосфорилаза b (неактивная). Переход фосфорилазы b в фосфорилазу Ацетил-КоА: источники и основные пути использования в тканях. Компартментализация обмена ацетил-КоА. акатализирует киназа фосфорилазы, которая фосфорилирует неактивный фермент. Перевоплощение фосфорилазы а в фосфорилазу b катализирует протеинфосфатаза, которая производит дефосфорилирование активного фермента. Необходимо подчеркнуть, что ускорение процессов мобилизации гликогена происходит сразу с торможением его биосинтеза, и напротив. Активацию фосфорилазы гликогена вызывают гормоны адреналин и глюкагон.


absolyutnie-prirosti-urovnej.html
absolyutnie-sushestvovaniya-i-ih-nepredikativnoe-opredelenie-v-fizike-referat.html
absolyutnij-duh-duh-subektivnij-i-obektivnij.html