ВОПРОС 4. Цикл Кребса. Биологическое значение
Цикл трикарбоновых кислот
4. Цикл трикарбоновых кислот
При этом за один цикл образуется 2 молекулы CO 2 , 3 НАДН , 1 ФАД H 2 и 1 ГТФ или АТФ [3]. Электроны , находящиеся на НАДН и ФАДH 2 , в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь [2] , где в ходе реакций окислительного фосфорилирования образуется АТФ. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция, то есть это важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения, как аминокислоты , углеводы , жирные кислоты и др. Цикл превращения лимонной кислоты в живых клетках т. Липманом был удостоен Нобелевской премии год [1]. У эукариот все реакции цикла Кребса протекают внутри митохондрий , а у большинства бактерий реакции цикла протекают в цитозоле [5]. В начале цикла трикарбоновых кислот ацетил-кофермент А ацетил-КоА отдаёт свою ацетильную группу четырёх углеродному соединению — оксалоацетату щавелевоуксусной кислоте , при этом образуется шестиуглеродный цитрат лимонная кислота. Ацетил-КоА является продуктом окисления таких соединений, как глюкоза , аминокислоты и жирные кислоты [6]. Сукцинат затем в три этапа ферментативно превращается в четырёхуглеродный оксалоацетат, который готов прореагировать с новой молекулой ацетил-КоА. В каждый оборот цикла одна ацетильная группа т. Оксалоацетат не покидает цикл, и одна молекула оксалоацетата теоретически может связывать неограниченное количество ацетильных групп и, на самом деле, оксалоацетат присутствует в клетках в очень низких концентрациях. Четыре из восьми стадий цикла представляют собой окислительные процессы, выделяющаяся при этих процессах энергия окисления эффективно запасается в виде восстановленных коферментов НАДН и ФАДH 2 [5]. Хотя цикл трикарбоновых кислот занимает центральное место в энергетическом метаболизме, его роль не сводится к получению и запасанию энергии. Четырёх- и пятиуглеродные промежуточные соединения цикла служат предшественниками для синтеза многих соединений. Для восполнения этих промежуточных соединений, покинувших цикл, в клетке существуют специальные анаплеротические реакции [en] [5]. Как упоминалось выше, все реакции цикла трикарбоновых кислот происходят в митохондриях, и в митохондриях же располагается дыхательная цепь на внутренней мембране. У большей части бактерий ферменты цикла трикарбоновых кислот находятся в цитозоле, а плазматическая мембрана выполняет функции, аналогичные функциям внутренней мембраны митохондрий [5]. Первой реакцией цикла является необратимая конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом с образованием цитрата , катализируемая ферментом цитратсинтазой реакция 1 на общей схеме:. В этой реакции метильная группа в составе ацетильной группы ацетил-КоА присоединяется к карбонильной группе второму атому углерода, C2-атом оксалоацетата. В ходе этой реакции в активном центре фермента образуется промежуточное соединение — цитроил-КоА. Оно быстро подвергается гидролизу и расщепляется на свободный КоА и цитрат, которые удаляются из активного центра фермента. Гидролиз этого высокоэнергетичного тиоэфирного промежуточного соединения делает эту реакцию весьма экзергонической. Большое отрицательное изменение стандартной свободной энергии цитратсинтазной реакции необходимо для управления циклом, поскольку, как отмечалось ранее, в норме концентрация оксалоацетата в клетке очень мала. КоА, высвобождаемый при этой реакции, далее участвует в окислительном декарбоксилировании следующей молекулы пирувата при помощи пируватдегидрогеназного комплекса [7]. Цитратсинтаза была закристаллизована, и был проведён её рентгеноструктурный анализ в присутствии и отсутствии её субстрата и ингибиторов. Каждая субъединица этого гомодимерного фермента представляет собой единый полипептид с двумя доменами , один из которых — крупный и жёсткий, а другой — менее крупный и более пластичный; между этими доменами располагается активный центр фермента. Оксалоацетат — первый из субстратов, связывающихся с цитратсинтазой, — индуцирует значительные конформационные изменения в пластичном домене, создавая сайт связывания для молекулы второго субстрата — ацетил-КоА см. Когда в активном центре фермента образуется цитроил-КоА, в ферменте происходит второе конформационное изменение, обусловленное гидролизом тиоэфира с высвобождением КоА. Эти изменения конформации, вызванные сначала связыванием с субстратом, потом — промежуточным продуктом, препятствуют преждевременному и непродуктивному разрыву тиоэфирной связи в ацетил-КоА. Кинетические исследования цитратсинтазы подтверждают описанный выше двусубстратный механизм её работы. Вышеописанная цитратсинтазная реакция представляет собой альдольную конденсацию [8] [9] впрочем, некоторые авторы рассматривают её как конденсацию Клайзена [7]. Ниже представлен механизм цитратсинтазной реакции:. Фермент аконитаза [en] точнее, аконитатгидратаза катализирует обратимую изомеризацию цитрата в изоцитрат через образование промежуточного соединения — трикарбоновой кислоты цис-аконитата , которая при этом в норме не покидает активный центр. Аконитаза присоединяет воду по двойной связи связанного с её активным центром цис -аконитата двумя разными способами: Аконитаза содержит железосерный кластер , который служит как для связывания субстрата в активном центре, так и для каталитической гидратации или дегидратации. В клетках, не содержащих достаточного количества железа , аконитаза утрачивает свой железосерный кластер и приобретает регуляторную роль в метаболизме железа [en] подробнее см. Таким образом, аконитаза является одним из многих ферментов, имеющих две различные функции [10]. Ниже представлена схема, иллюстрирующая, как железосерный кластер аконитазы связывает изоцитрат и преобразует его в цис -аконитат:. В клетках обнаружены две различных формы изозима изоцитратдегидрогеназы. Осуществляемые ими реакции в остальном идентичны. У эукариот НАД-зависимый изозим локализован в митохондриальном матриксе и участвует в цикле трикарбоновых кислот. Главной функцией НАДP-зависимого изозима, встречающегося как в митохондриальном матриксе, так и в цитозоле, возможно, является образование НАДФH , который необходим для восстановительных анаболических процессов [13]. Он включает 3 фермента, гомологичных ферментам E 1 , E 2 и E 3 ПДК, и его кофакторами также являются тиаминпирофосфат , липоат , ФАД, НАД и кофермент А. Несомненно, оба комплекса имеют общего эволюционного предка. Хотя ферменты E 1 обоих комплексов структурно схожи, их аминокислотные последовательности различатся и, конечно, они специфичны к разным субстратам: Ферменты E 2 обоих комплексов также очень похожи, и оба ковалентно связываются с липоатом. Субъединицы E 3 обоих комплексов идентичны [14]. В следующей стадии цикла трикарбоновых кислот энергия, выделяемая при расщеплении тиоэфирной связи, используется на образование фосфоангидридной связи [en] в ГТФ или АТФ, при этом сукцинил-КоА превращается в сукцинат [14] реакция 6 на общей схеме:. Эта обратимая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтазой [en] сукцинилтиокиназой ; из обоих названий этого фермента следует, что в этой реакции участвует нуклеозидтрифосфат [14]. Эта энергозапасающая реакция включает промежуточные этапы, на которых молекула фермента сама становится фосфорилированной по остатку гистидина в активном центре. Эта фосфорильная группа, которая имеет высокий потенциал для переноса, переносится на АДФ или ГДФ с образованием АТФ или ГТФ соответственно. В клетках животных имеется два изозима сукцинил-КоА-синтетазы, один из которых специфичен к АДФ, а другой — к ГДФ. Сукцинил-КоА-синтетаза состоит из двух субъединиц: Активный центр находится в промежутке между субъединицами. Ниже представлена схема реакции, катализируемой сукцинил-КоА-синтетазой:. ГТФ, синтезированный сукцинил-КоА-синтетазой, может отдать свою терминальную фосфорильную группу АДФ с образованием АТФ в ходе обратимой реакции, катализируемой нуклеозиддифосфаткиназой [en]:. Таким образом, конечным результатом активности любого изозима сукцинил-КоА-синтетазы является запасание энергии в виде АТФ. Изменение энергии Гиббса в нуклеозидифосфаткиназной реакции равно нулю, и АТФ и ГТФ энергетически эквивалентны друг другу [16]. Сукцинат, образовавшийся из сукцинил-КоА, окисляется в фумарат под действием флавопротеина сукцинатдегидрогеназы [17] реакция 8 на общей схеме:. У эукариот сукцинатдегидрогеназа прочно связана со внутренней митохондриальной мембраной , у бактерий она располагается на плазматической мембране. Этот фермент содержит 3 различных железосерных кластера и одну молекулу ковалентно связанного с ним ФАД, являющегося простетической группой фермента. Электроны от сукцината проходят через ФАД и железосерные кластеры, а далее они в составе переносчиков электронов попадают на дыхательную электронтранспортную цепь, расположенную на внутренней мембране митохондрий плазматической мембране у бактерий. ФАД при этом восстанавливается до ФАДH 2 , однако дальнейшим акцептором электронов является убихинон [2]. Переход электронов от сукцината через эти переносчики на конечный акцептор электронов — кислород — сопряжён с синтезом АТФ, причём на пару электронов образуется 1,5 молекулы АТФ. Малонат , обычно отсутствующий в клетках, является сильным конкурентным ингибитором сукцинатдегидрогеназы, и добавление этого соединения в митохондрии блокирует активность цикла трикарбоновых кислот [17]. Обратимая гидратация фумарата с образованием L- малата катализируется ферментом фумаразой [en] точнее, фумаратгидратазой. Переходным продуктом этой реакции является карбанион [17] реакция 9 на общей схеме:. Фумараза является стереоспецифичным [en] ферментом: Фумараза также проявляет стереоспецифичность и при осуществлении обратной реакции: D-малат не может служить субстратом для него [17]. В последней реакции цикла трикарбоновых кислот НАД-зависимый фермент L- малатдегидрогеназа катализирует окисление L-малата до оксалоацетата [17] реакция 10 на общей схеме:. В стандартных термодинамических условиях равновесие этой реакции сильно смещено влево, однако в живой клетке оксалоацетат постоянно вовлекается в высокоэкзергоническую цитратсинтазную реакцию стадия 1. Хотя ферменты цикла трикарбоновых кислот обычно описывают как растворимые компоненты митохондриального матрикса кроме мембраносвязанной сукцинатдегидрогеназы , поступает всё больше доказательств того, что внутри митохондрий эти ферменты существуют в виде мультиферментных комплексов. Ферменты цикла были успешно выделены из экстрактов разрушенных клеток, однако при этом были разрушены мультибелковые комплексы, образованные за счёт нековалентных взаимодействий одного белка с другим, или со структурным компонентом клетки мембраной , микротрубочкой , микрофиламентом. Однако при приготовлении клеточного экстракта содержимое клеток, в том числе и ферменты, разбавляется в или раз [18]. Ряд доказательств говорит о том, что в клетках мультиферментные комплексы обеспечивают эффективный переход продуктов реакций одного фермента к следующему ферменту пути. Такие комплексы называются метаболонами. Несколько ферментов цикла трикарбоновых кислот были изолированы в составе супрамолекулярных комплексов или были обнаружены связанными со внутренней митохондриальной мембраной, или же для них была показана более низкая скорость диффузии, чем для отдельных белков в растворе. Выше были рассмотрены реакции, составляющие один оборот цикла трикарбоновых кислот. Двухуглеродная ацетильная группа входит в цикл, соединяясь с оксалоацетатом. Энергия, выделившаяся при этих реакциях окисления, запасается в виде восстановленных трёх молекул НАДН, одной молекулы ФАДH 2 и одной молекулы АТФ или ГТФ. В конце цикла молекула оксалоацетата регенерируется. Стоит отметить, что те два углеродных атома, которые покидают цикл в виде двух молекул СО 2 , отличны от тех двух углеродных атомов, которые поступили в цикл на этом обороте в виде ацетильной группы. Атомы углерода, которые принесены ацетильной группой, могут покидать цикл в виде СО 2 только на последующих оборотах цикла [3]. Хотя в ходе цикла трикарбоновых кислот непосредственно образуется лишь одна молекула АТФ на оборот при превращении сукцинил-КоА в сукцинат , четыре окислительные реакции цикла обеспечивают дыхательную цепь значительным числом электронов, поставляемых НАДН и ФАДH 2 , и тем самым обеспечивают образование значительного количества АТФ в ходе окислительного фосфорилирования [3]. В ходе гликолиза из одной молекулы глюкозы образуется две молекулы пирувата, 2 АТФ и 2 НАДН. В ходе окислительного фосфорилирования переход двух электронов с НАДН на O 2 обеспечивает образование 2,5 АТФ, а переход двух электронов с ФАДH 2 на O 2 даёт 1,5 АТФ. Когда обе молекулы пирувата окисляются до 6 СО 2 пируватдегидрогеназным комплексом и в ходе цикла трикарбоновых кислот, а электроны переносятся на O 2 в ходе окислительного фосфорилирования, то суммарный выход АТФ составляет 32 молекулы на молекулу глюкозы [3]:. Регуляция ферментов метаболического пути может осуществляться при помощи аллостерических [en] эффекторов и ковалентных модификаций, поддерживая концентрацию промежуточных и конечных продуктов в клетке постоянной и препятствуя их чрезмерному образованию. Переход углеродных атомов от пирувата к циклу трикарбоновых кислот тонко регулируется на двух уровнях: Ниже будет рассмотрена регуляция собственно цикла трикарбоновых кислот [20] ; о регуляции окислительного декарбоксилирования пирувата см. Итак, поступление метаболитов в цикл трикарбоновых кислот строго регулируется. Поступления метаболитов определяется тремя факторами: Доступность субстратов для цитратсинтазы ацетил-КоА и оксалоацетата варьирует в зависимости от состояния клетки и иногда сдерживает скорость образования цитрата. Аналогично, в клетке малатдегидрогеназная реакция находится в строгом равновесии т. Накопление продуктов ограничивает все три лимитирующие стадии цикла: АДФ — аллостерический активатор цитратсинтазы — уменьшает ингибирующее влияние на этот фермент АТФ. Таким образом, концентрация субстратов и промежуточных соединений в цикле трикарбоновых кислот задаёт такой поток углерода через него, при котором концентрации образующихся АТФ и НАДН будут оптимальны [22]. Концентрации пирувата, лактата и ацетил-КоА в норме поддерживаются постоянными. Скорость гликолиза связана со скоростью цикла трикарбоновых кислот не только через ингибирование гликолиза высокими уровнями АТФ и НАДН, которое характерно и для гликолиза, и для дыхательного этапа окисления глюкозы, но также и концентрацией цитрата. Цитрат, первый продукт цикла трикарбоновых кислот, является важным аллостерическим ингибитором фосфофруктокиназы-1 , гликолитического фермента [18]. Восьмишаговый циклический процесс окисления простой ацетильной двухуглеродной группы до СO 2 может показаться излишне сложным и не отвечающим биологическому принципу максимальной экономии. Однако роль цикла трикарбоновых кислот не исчерпывается окислением ацетат-иона а значит, и углеводов, жирных кислот и некоторых аминокислот, при окислении которых он образуется. Этот путь составляет сердцевину метаболизма промежуточных соединений. Четырёх- и пятиуглеродные конечные продукты многих катаболических процессов вступают в цикл на промежуточных этапах. В некоторых метаболических процессах задействованы многие промежуточные соединения цикла, они служат предшественниками во многих анаболических процессах. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот является амфиболическим путём, он связывает катаболические и анаболические процессы [23]. Пируват является продуктом окисления углеводов. Далее пируват превращается в ацетил-КоА и вовлекается в цикл трикарбоновых кислот. Кроме того, ацетил-КоА является также продуктом окисления жирных кислот, так что цикл трикарбоновых кислот участвует и в катаболизме жиров [24]. Стоит отметить, что пируват может вовлекаться в цикл трикарбоновых кислот и без превращения в ацетил-КоА, а преобразовавшись в малат под действием малат-фермента [en] [25]. Сукцинил-КоА выступает в качестве предшественника при синтезе порфиринов и гема. Цитрат участвует в синтезе жирных кислот [en] и стеролов из цитрата образуется ацетил-КоА, кроме того, он выступает в роли регулятора [26]. Малат может транспортироваться из митохондрий в цитоплазму, где он обратимо превращается в оксалоацетат. Получившийся оксалоацетат может служить предшественником для синтеза аминокислот аспартата, аспарагина , метионина , треонина и изолейцина , а также пиримидинов. Он может также превратиться в фосфоенолпируват с затратой ГТФ, а фосфоенолпируват ФЕП может служить предшественником в биосинтезе фенилаланина , тирозина , триптофана , серина , глицина и цистеина. Пируват, получающийся из ФЕП в процессе гликолиза, может стать предшественником аланина , лейцина и валина , а также может участвовать в глюконеогенезе [24] [25]. Промежуточные соединения цикла трикарбоновых кислот, покинувшие цикл и задействованные в синтезе различных соединений, замещаются за счёт специальных анаплеротических реакций [en]. В нормальных условиях реакции, в ходе которых промежуточные соединения цикла вовлекаются в другие метаболические пути, и реакции, возмещающие их уход, находятся в динамическом равновесии, поэтому концентрация промежуточных соединений цикла трикарбоновых кислот поддерживается постоянной [25]. Ниже в таблице представлены важнейшие анаплеротические реакции [25]:. В печени и почках млекопитающих наиболее важной анаплеротической реакцией является обратимое карбоксилирование пирувата с образованием оксалоацетата, катализируемое ферментом пируваткарбоксилазой. Когда в цитратном цикле уменьшается количество оксалоацетата или других промежуточных соединений, пируват карбоксилируется, образуя дополнительный оксалоацетат. Ферментативное добавление карбоксильной группы к пирувату требует энергии, которая берётся из АТФ: Для осуществления пируваткарбоксилазной реакции необходим витамин биотин , выступающий в качестве простетической группы фермента, переносящей СО 2. Биотин должен присутствовать в рационе человека, он содержится во многих продуктах и синтезируется кишечными бактериями [27]. Другие анаплеротические реакции, указанные в таблице выше, также регулируются таким образом, чтобы обеспечивать концентрацию промежуточных соединений, достаточную для функционирования цикла трикарбоновых кислот. У растений и бактерий в ходе глиоксилатного цикла ацетил-КоА может превращаться в сукцинат. Таким образом, эти организмы могут осуществлять анаплеротическую деградацию нейтральных жиров подробнее о глиоксилатном цикле см. Существуют и другие анаплеротические пути. Аминокислоты аланин, серин, треонин, цистеин и глицин могут преобразовываться в пируват, необходимый для протекания цикла трикарбоновых кислот [24]. Как упоминалось выше, неполный цикл трикарбоновых кислот имеется у некоторых анаэробных организмов. У них он служит не для получения энергии, а для получения предшественников для биосинтетических процессов. У растений , некоторых беспозвоночных и некоторых микроорганизмов например, дрожжей, Escherichia coli ацетил-КоА превращается в сукцинат в ходе глиоксилатного цикла , тесно связанного с циклом трикарбоновых кислот. Общее уравнение глиоксилатного цикла выглядит так:. Образующийся сукцинат далее участвует в биосинтетических процессах. Некоторые бактерии способны осуществлять обратный цикл трикарбоновых кислот. В ходе этого процесса реакции цикла трикарбоновых кислот осуществляются в обратном направлении: Для его осуществления необходимы доноры электронов, и для этих целей бактерии используют водород , сульфиды или тиосульфаты. К ферментам обратного цикла, отличным от соответствующих ферментов прямого цикла, относятся АТФ-цитратлиаза [en] , 2-оксоглутарат: Обратный цикл трикарбоновых кислот считается альтернативным фотосинтезу путём образования углеводов [29]. Цикл трикарбоновых кислот, как и все другие метаболические пути, является продуктом эволюции, и многие этапы его эволюции произошли до появления аэробных организмов. Он вовсе не является кратчайшим путём окисления ацетата до СO 2 , однако в процессе естественного отбора оказалось, что он обладает наибольшими преимуществами. Ранние анаэробы, возможно, использовали некоторые реакции цикла трикарбоновых кислот в линейных биосинтетических процессах. В самом деле, некоторые современные анаэробные микроорганизмы используют неполный цикл трикарбоновых кислот, но не как источник энергии, а как источник предшественников для биосинтетических процессов подробнее см. Вместе с эволюцией цианобактерий , образующих O 2 из воды, земная атмосфера становилась аэробной, и под влиянием естественного отбора у организмов развивался аэробный метаболизм, гораздо более эффективный, чем анаэробное брожение [23]. Когда механизмы регуляции таких путей, как цикл трикарбоновых кислот, нарушаются, то результатом может стать развитие серьёзного заболевания. Ферменты цикла кодируются генами домашнего хозяйства , и отсутствие функциональных копий этих генов может быть объяснено наличием тканеспецифичных особенностей проведения цикла [30]. Среди людей мутации , затрагивающие гены ферментов цикла, очень редки, однако те из них, что происходят, имеют губительные последствия. Дефекты гена фумаразы приводят к появлению опухолей гладких мышц лейомиомы и почек ; мутации сукцинатдегидрогеназы вызывают рак надпочечников феохромоцитому. Развитие рака может быть следствием состояния псевдогипоксии. Такие последствия мутаций генов фумаразы и сукцинатдегидрогеназы позволяют относить их к супрессорам опухолей [31]. Показана связь дефектов фумаразы и нарушений работы нервной системы [32]. Это заболевание называется лейциноз англ. Maple syrup urine disease [33]. Несколько соединений и реакций цикла трикарбоновых кислот были открыты в году Альбертом Сент-Дьёрди , в частности, он установил роль фумарата, ключевого компонента цикла. За свои открытия в году Сент-Дьёрди был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине [34]. Полностью последовательность реакций и образующихся соединений в году установил Ханс Адольф Кребс, за что в году он получил Нобелевскую премию совместно с Ф. Липманом [35] в его честь цикл трикарбоновых кислот получил одно из своих названий. В году Э. Кеннеди и Альберт Ленинджер установили, что у эукариот все реакции цикла происходят в митохондриях [5]. Когда около 60 лет назад стали доступны тяжёлый изотоп углерода 13 C и радиоактивные изотопы 11 C и 14 C, они были использованы для того, чтобы проследить путь атомов углерода в цикле трикарбоновых кислот. Один из таких экспериментов дал весьма неожиданные результаты. Ацетат, меченный по гидроксильной группе, был соединён с немеченым оксалоацетатом с образованием меченого цитрата. В году Александр Огстон установил прохиральность цитрата склонность к асимметричным реакциям в отсутствие хирального центра , объяснив тем самым результаты экспериментов и подтвердив, что именно цитрат образуется в первой стадии цикла [36]. Для более лёгкого запоминания кислот, участвующих в цикле Кребса, существует мнемоническое правило:. Существует также следующее мнемоническое стихотворение его автором является ассистент кафедры биохимии КГМУ Е. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Biochemistry and Molecular Biology Compendium.. Defects of pyruvate metabolism and the Krebs cycle. Human Genes for the Pyruvate Dehydrogenase Complex Проверено 26 октября Метаболические пути Цикл трикарбоновых кислот Катаболизм Клеточное дыхание Цитраты. Статьи с ссылкой на БСЭ, без указания издания Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN Страницы, использующие волшебные ссылки PMID Википедия: Нет источников с ноября Википедия: Статьи без источников объекты менее указанного лимита: Статьи с утверждениями без источников более 14 дней. Навигация Персональные инструменты Вы не представились системе Обсуждение Вклад Создать учётную запись Войти. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Править Править вики-текст История. В других проектах Викисклад. Эта страница последний раз была отредактирована 13 июня в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Свяжитесь с нами Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Разработчики Соглашение о cookie Мобильная версия.
При этом освобождённый водород направляется в цепь тканевого дыхания, где в дальнейшем окисляется до воды, принимая непосредственное участие в синтезе универсального источника энергии — АТФ. Первая реакция катализируется ферментом цитрат-синтазой, при этом ацетильная группа ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом, в результате чего образуется лимонная кислота:. В результате второй реакции образовавшаяся лимонная кислота подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой кислоты, которая, присоединяя молекулу воды, переходит в изолимонную кислоту изоцитрат. Катализирует эти обратимые реакции гидратации—дегидратации фермент аконитатгидратаза аконитаза. В результате происходит взаимоперемещение Н и ОН в молекуле цитрата: Третья реакция, по-видимому, лимитирует скорость цикла Кребса. Изолимонная кислота дегидрируется в присутствии НАД-зависимой изо-цитратдегидрогеназы. В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции изолимонная кислота одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора необходим АДФ. Как в одном, так и в другом случае в реакции принимают участие 5 коферментов: Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ и неорганического фосфата превращается в янтарную кислоту сукцинат. Одновременно происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА. В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую кислоту. Окисление сукцината катализируется сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которой с белком прочно ковалентно связан кофермент ФАД. В свою очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней ми-тохондриальной мембраной:. Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы фумаразы. Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота малат. Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью — в ходе реакции образуется L-яблочная кислота. Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат. Это процесс потребление клетками тканей организма кислорода, который участвует в биологическом окислении. Такой вид окисления называют аэробным окислением. Если конечным акцептором в цепи переноса водорода выступает не кислород, а другие вещества например пировиноградная кислота , то такой тип окисления называют анаэробным. Процесс тканевого дыхания нельзя считать тождественным процессам биологического окисления ферментативным процессам окисления различных субстратов, протекающим в животных, растительных и микробных клетках , поскольку значительная часть таких окислительных превращений в организме происходит в анаэробных условиях, то есть без участия молекулярного кислорода, в отличие от дыхания тканей. Большая часть энергии в аэробных клетках образуется благодаря дыханию тканей, и количество образующейся энергии зависит от его интенсивности. Интенсивность его наиболее высока в сетчатке глаза, почках, печени; она значительна в слизистой оболочке кишечника, щитовидной железе, яичках, коре головного мозга, гипофизе, селезенке, костном мозге, легких, плаценте, вилочковой железе, поджелудочной железе, диафрагме, сердце, скелетной мышце, находящейся в состоянии покоя. В коже, роговице и хрусталике глаза интенсивность тканевого дыхания невелика. Гормоны щитовидной железы, жирные кислоты и другие биологически активные вещества способны активизировать тканевое дыхание. Последнее изменение этой страницы: Все права принадлежать их авторам. Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления.
Расписание электричек от трикотажной до дмитровской
Леруа мерлен каталог товаров москва красногорск
Кровать из лдсп 2 х спальная чертеж
Методы поиска обработки и хранения информации
Как делают цветные наклейки