- Локалізація та біохімічна роль ЦТК як амфіболіческой стадії метаболізму.
- Етапи ЦТК.
- Біохімічна роль нутрієнтів в роботі ЦТК.
- Ферменти ЦТК, КДЗ їх визначення.
- Енергетичний баланс ЦТК, його біологічне значення.
Якщо процес катаболізму розглядати з загальної точки зору, то можна виділити три основні його частини.
I. Розщеплення в травному тракті. Це гидролитические реакції, здатні перетворювати складні харчові речовини у відносно невелике число простих метаболітів: глюкозу, амінокислоти, гліцерин, жирні кислоти.
II. Специфічні шляхи катаболізму. Прості метаболіти піддаються специфічним реакцій розщеплення, в результаті яких утворюється або пировиноградная кислота, або ацетил-КоА. Слід зазначити, що ацетил-КоА може утворитися з пірувату внаслідок окисного декарбоксилювання. Можуть також утворитися інші сполуки, безпосередньо включаються в цитратний цикл.
III. Цитратний цикл і дихальна ланцюг. Це завершальні ланки розщеплення харчових речовин до кінцевих продуктів - СО2 і Н2 О. Специфічний (приватний, властивий тільки глюкози) етап перетворень, завершується утворенням пірувату.
З великого числа вихідних з'єднань утворюється всього два - піруват і ацетил-КоА. Процес, що починається з пірувату, називається загальним шляхом катаболізму. Він в свою чергу складається з окислювального декарбоксилювання пірувату і цитратного циклу. Саме в загальному шляху катаболізму утворюється основна маса субстратів для реакцій дегідрування. Спільно з дихальної ланцюгом і окислювальним фосфорилюванням загальний шлях катаболізму є основним джерелом енергії в формі АТФ.
Намалювати схему «Катаболізм основних харчових речовин».
Цітрантний цикл (цикл Кребса, цикл трикарбонових кислот) - центральний шлях обміну речовин. У циклі Кребса вловлюється велика частина вільної енергії, що звільняється при окисленні білків, ліпідів і вуглеводів.
Всі реакції цитратного циклу локалізовані в мітохондріях і протікають під впливом ферментів, локалізованих на мембранах. Результатами одного повного циклу є:
1) повне окислення ацетильную залишку до 2 молекул СО2;
2) освіту 3 молекул відновленого НАД + і однієї молекули ФАДН2;
3) утворення однієї молекули ГТФ в результаті субстратного фосфорилювання.
Основний субстрат циклу Кребса - ацетил-КоА.
Реакції циклу Кребса.
1. Синтез лимонної кислоти. Ацетил-КоА - продукт окислювального декарбоксилювання пірувату - вони вбирають з щавелевоуксусной кислотою.
Реакція синтезу существляется за рахунок енергії макроергічних зв'язку в ацетил-КоА, реакція необоротна.
2. Ізомеризація в ізолімонная кислоту протікає за участю аконітаза в два етапи: дегідратація і гідратація в іншій позиції:
3. Дегидрирование і декарбоксилювання ізоцитрату каталізують два ферменти: НАД-дегидрогеназа ізоцитрату і декарбоксилаза щавелевоянтарной кислоти:
4. Окислювальне декарбоксилювання # 945; -кетоглутарата каталізує ферментний комплекс, подібний до піруватдекарбоксілазним. Реакція протікає за участю ТДФ, НАД, ФАД, ЛК і КоА з утворенням сукцинил-КоА:
5. Деацілірованіе сукцинил-КоА каталізує сукцинил-тіокіназа за участю ГДФ і Н3 РО4. Енергія макроергічним зв'язку сукцинил-КоА витрачається на освіту ГТФ, яка в свою чергу використовується на синтез АТФ з АДФ і фосфату:
6. Дегидрирование сукцината каталізує укцінатдегідрогеназа з утворенням фумаровой кислоти (фумарату):
7. Приєднання до фумарату молекули Н2 Про каталізує фумарази, перетворюючи її в яблучну кислоту (малат):
8. Дегидрирование малата каталізує малатдегідрогеназа, перетворюючи його в оксалоацетат, який в першій реакції циклу, з'єднуючись з ацетил-КоА, утворив лимонну кислоту:
Цією реакцією цикл замикається і вивільнена молекула ЩУК може вводити в цикл чергову молекулу ацетил-КоА.
Цикл ТКК можна розглядати як амфіболіческій цикл, який грає важливу роль в динамічній рівновазі між катаболизмом і анаболизмом. Цикл ТКК грає істотну роль не тільки як розщеплення, але в ньому утворюються продукти, необхідні для біосинтезу важливих для організму людини і тварин сполук.
Функції цитратного циклу.
v Інтеграційна. Цикл Кребса є центральним шляхом обміну речовин, в якому воєдино зливаються багато процесів ана- і катаболізму білків, ліпідів і вуглеводів.
v Анаболическая. Функція полягає в тому, що субстрати циклу Кребса використовуються в синтезі інших речовин. Так, оксалоацетат використовується для синтезу аспарагінової кислоти і глюкози; # 945; -кетоглутарат - для синтезу глутамінової кислоти; сукцинил-КоА - для синтезу гема; ацетил-КоА - для синтезу жирних кислот, холестерину, стероїдних гормонів, ацетонових тіл і т.д.
v Катаболічних. У цьому циклі відбувається розпад ацетильную залишку, що утворюється при розпаді пірувату (а останній в свою чергу утворюється при розпаді глюкози або з аланіну), жирних кислот, кетогенних амінокислот. У субстрати циклу Кребса - # 945; -кетоглутаровую і щавлевооцтову кислоти перетворюються відповідно глутамінова і аспарагінова кислоти і т.д.
v Власне енергетична. У цитратному циклі є реакція субстратного фосфорилювання (розпад макроергічної субстрату сукцинил-КоА), в ході якої утворюється АТФ.
v Водороддонорная. У цитратному циклі в результаті окислення НАД + -залежних (ізоцитрат, # 945; -кетоглутарат і малат) і ФАД-залежного (сукцинат) субстратів утворюються три молекули НАДН і одна молекула ФАДН2. які є основними донорами водню для дихального ланцюга. Енергія перенесення водню використовується для синтезу АТФ. При цьому за рахунок окислення трьох молекул НАДН здатне синтезуватися 3 АТФ · 3 = 9 АТФ, за рахунок окислення однієї молекули ФАДН2 - дві молекуди АТФ. Разом водороддонорная функція циклу Кребса забезпечує 11 молекул АТФ, а з урахуванням власне енергетичної функції - 11 АТФ + 1 АТФ = 12 АТФ.
v Анаплеротіческая. Як вказувалося, цикл Кребса починається з реакції конденсації ацетил-КоА з оксалоацетата. Слід зазначити, що клітина не страждає від нестачі ацетил-КоА, так як він утворюється в реакціях розпаду глюкози і жирних кислот, і амінокислот; а ось кількість оксалоацетата в клітці обмежена. Тому важливу роль набуває анаплеротіческій (що наповнює, обхідний) шлях регенерації ЩУК з пірувату за участю біотінзавісімого ферменту - піруваткарбоксілази:
Клініко-лабораторне значення. Для двох ферментів циклу Кребса вимір активності знайшло застосування в діагностиці деяких захворювань. Це ізоцітрат- і малатдегідрогенази. Підвищення їх активності в крові свідчить про ступінь пошкодження тканин. Малатдегідрогеназа знайшла застосування як фермент, який використовується для визначення активності трансаміназ в комбінованому наборі реактивів.