Krebsov ciklus se odvija u y ćelijama. Krebsov ciklus, biološka uloga, osnovne reakcije. Enzimi Krebsovog ciklusa. Presek raspada i sinteze

Krebsov ciklus? Šta je to?

Ako niste svjesni, onda je ovo ciklus trikarboksilne kiseline. Da li razumiješ?

Ako ne, onda je ovo ključni korak u disanju svih stanica koje koriste kisik. Inače, Hans Krebs je dobio Nobelovu nagradu za otkriće ovog ciklusa.

Općenito, kao što razumijete, ova stvar je vrlo važna, posebno za biohemičare. Oni su zainteresovani za pitanje Kako brzo zapamtiti Krebsov ciklus?»

Evo kako to izgleda:

U suštini, Krebsov ciklus opisuje korake u konverziji limunske kiseline. Treba ih zapamtiti.

1. Kondenzacija acetil-koenzima A sa oksaloacetatnom kiselinom dovodi do stvaranja limunske kiseline.
2. Limunska kiselina se preko cisaconita pretvara u izocitnu kiselinu.
3. Izocitritna kiselina se dehidrogenira da nastane alfa-ketoglutarna kiselina i ugljični dioksid.
4. Alfa-ketoglutarna kiselina se dehidrira da nastane sukcinil-koenzim A i ugljični dioksid.
5. Sukcinil koenzim A se pretvara u jantarnu kiselinu.
6. Jantarna kiselina se dehidrira da nastane fumarna kiselina.
7. Fumarna kiselina hidratizira i formira jabučnu kiselinu.
8. Jabučna kiselina se dehidrira da nastane oksalosirćetna kiselina. U ovom slučaju, ciklus je zatvoren. Novi molekul acetil koenzima A ulazi u prvu reakciju sljedećeg ciklusa.

Zapravo, nisam sve razumeo. Više me zanima kako to zapamtiti.

Kako zapamtiti Krebsov ciklus? Stih!

Postoji divan stih koji vam omogućava da zapamtite ovaj ciklus. Autorka ovog stiha je bivša studentica KSMU-a, komponovala ga je još 1996. godine.

PIKE at ACETIL LEMON mulj,
Ali nar CIS sa ALI KOH Uplašio sam se
On je preko njega ISOLIMONN o
ALFA-KETOGLUTAR avaj.

SUCCINIL Xia COENZYME om,
AMBER mulj FUMAROV o,
YABLOCH ek se spremio za zimu,
okrenut PIKE oh opet.

Ovdje su supstrati reakcija ciklusa trikarboksilne kiseline sekvencijalno šifrirani:

• ACETYL-koenzim A
• Limunova kiselina
• cisaconitic acid
• izocitritna kiselina
• ALFA-KETOGLUTARNA KISELINA
• SUCCINIL-KOENZIM A
• Succinic acid
• Fumarna kiselina
• Jabučna kiselina
• ŠTUKA (oksalosirćetna kiselina)

Još jedan stih za pamćenje ciklusa trikarboksilne kiseline:

Štuka je pojela acetat, ispostavilo se da je citrat,
Kroz cisaconit će biti izocitrat.

Nakon što se odrekao vodika PREKO, gubi CO2,
Alfa-ketoglutarat je neizmjerno sretan zbog ovoga.

Oksidacija dolazi - NAD je ukrao vodonik,
TDP, koenzim A uzima CO2.

A energija se jedva pojavila u sukcinilu,
Odmah se rodio ATP i ostao sukcinat.

Tako je stigao do FAD-a - treba mu vodonik,
Fumarat je pio vodu i pretvarao se u malat.

Onda je OVER došao do malata, stekao vodonik,
ŠTUKA se ponovo pojavila i tiho se sakrila.

Stih je dobar. Naravno, još uvijek ga morate zapamtiti, tada pitanje: "Kako zapamtiti Krebsov ciklus" neće uzbuditi studente.

Kako zapamtiti Krebsov ciklus? Priča!

Osim toga, predlažem sljedeće - transformirati svaku od ovih faza (kiselina) u slike i slike:

PIKE- oksalosirćetna kiselina
AC tech se bori sa ETI- acetil-koenzim A
LIMUN- limunova kiselina
CIS okrenuti sa KOH yami - cisaconite
Nacrtano na platnu ( ISO) LIMUN- izolitritna kiselina
ALFčuva GLU bočno TAP y - alfa-ketoglutarna kiselina
na SUK u sjedi i pili ga CINI j - sukcinil-koenzim A
AMBER- sukcinska kiselina
in UGH razhke IDA la - fumarna kiselina
APPLE- Jabučna kiselina

Alf Aztec
Amber Yeti

Sada ih trebate spojiti u seriju jedan s drugim. A onda će Krebsov ciklus biti zapamćen na sljedeći način.

Blizu široke rijeke, ŠTUKA je počela iskakati iz vode i napadati Asteke i ETI, koji su se međusobno borili sa dna. Obasuvši ih LIMUNIMA, Asteci i djeca sjeli su na tenk sa konjima i brzo počeli da izlaze iz ovog mjesta. Nisu primijetili kako su se zabili u kapiju, na kojoj je bio prikazan (ISO) LIMUN. Iznutra im je kapiju otvorio ALF, držeći staklenu DEEP TARA. U to vrijeme, CINIK koji je sjedio na Kučki počeo je na njih gađati AMBER kamenje. Skrivajući se iza kapa sa MARLE-om, naši heroji su se skrivali iza ogromnih JABUKA. Ali ispostavilo se da su ŠTUKE bile lukave i da su ih čekale za jabuke.

Uf, konačno završio pisanje ove priče. Činjenica je da je smišljanje takve priče u glavi vrlo brzo. Bukvalno 1-2 minute. Ali navesti to u tekstu, pa čak i tako da drugi razumiju, sasvim je drugačije.

Pamtiti Krebsov ciklus sa akronimom

Cijeli ananas i kriška suflea danas je zapravo moj ručak, što odgovara citratu, cis-akonitatu, izocitratu, (alfa-)ketoglutaru, sukcinil-CoA, sukcinatu, fumaratu, malatu, oksaloacetatu.

Nadam se da sada razumijete kako se možete sjetiti Krebsovog ciklusa.

Zatim ulazi acetil-SCoA nastao u reakciji PVC-dehidrogenaze ciklus trikarboksilne kiseline(CTC, ciklus limunske kiseline, Krebsov ciklus). Osim piruvata, u ciklus su uključene i keto kiseline koje nastaju katabolizmom aminokiselina ili bilo koje druge tvari.

Ciklus trikarboksilne kiseline

Ciklus ulazi mitohondrijski matriks i predstavlja oksidacija molekule acetil-SCoA u osam uzastopnih reakcija.

U prvoj reakciji se vezuju acetil i oksaloacetat(oksalosirćetna kiselina) da nastane citrat(limunska kiselina), zatim se limunska kiselina izomerizira u izocitrat i dvije reakcije dehidrogenacije sa istovremenim oslobađanjem CO 2 i redukcijom NAD.

U petoj reakciji nastaje GTP, to je reakcija fosforilacija supstrata. Zatim, FAD-ovisna dehidrogenacija se odvija uzastopno succinate(jantarna kiselina), hidratacija fumaric acid up malat(jabučna kiselina), zatim nastaje NAD-ovisna dehidrogenacija oksaloacetat.

Kao rezultat, nakon osam reakcija ciklusa opet nastaje oksaloacetat .

Posljednje tri reakcije čine tzv biohemijski motiv(FAD-ovisna dehidrogenacija, hidratacija i NAD-zavisna dehidrogenacija, koristi se za uvođenje keto grupe u sukcinatnu strukturu. Ovaj motiv je također prisutan u reakcijama β-oksidacije masnih kiselina. Obrnutim redoslijedom (redukcija, de hidratacija i oporavak) ovaj motiv se opaža u reakcijama sinteze masnih kiselina.

DTC funkcije

1. Energija

• generacije atomi vodonika za rad respiratornog lanca, odnosno tri NADH molekula i jedan FADH2 molekul,
• sinteza jedne molekule GTP(ekvivalentno ATP-u).

2. Anabolički. U CTC se formiraju

• prekursor hema sukcinil-SCoA,
• keto kiseline koje se mogu pretvoriti u aminokiseline - α-ketoglutarat za glutaminsku kiselinu, oksaloacetat za asparagin,
• limunova kiselina, koji se koristi za sintezu masnih kiselina,
• oksaloacetat, koji se koristi za sintezu glukoze.

Anaboličke reakcije TCA

Regulacija ciklusa trikarboksilne kiseline

Alosterična regulacija

Enzimi koji katalizuju 1., 3. i 4. reakciju TCA su osjetljivi na alosterična regulacija metaboliti:

Regulacija dostupnosti oksaloacetata

šef i main regulator TCA je oksaloacetat, odnosno njegova dostupnost. Prisustvo oksaloacetata uključuje acetil-SCoA u TCA ciklus i pokreće proces.

Obično ćelija ima balans između stvaranja acetil-SCoA (iz glukoze, masnih kiselina ili aminokiselina) i količine oksaloacetata. Izvor oksaloacetata je

1)pirogrožđana kiselina nastao od glukoze ili alanina,

Sinteza oksaloacetata iz piruvata

Regulacija aktivnosti enzima piruvat karboksilaze sprovedeno uz učešće acetil-SCoA. To je alosterično aktivator enzim, a bez njega, piruvat karboksilaza je praktično neaktivna. Kada se acetil-SCoA akumulira, enzim počinje da radi i nastaje oksaloacetat, ali, naravno, samo u prisustvu piruvata.

2) Dobivanje od asparaginska kiselina kao rezultat transaminacije ili iz ciklusa AMP-IMF,

3) Potvrda od voćne kiseline sam ciklus (ćilibar, α-ketoglutarni, jabučni, limunski) nastao tokom katabolizma aminokiselina ili u drugim procesima. Većina amino kiseline tokom svog katabolizma, oni su u stanju da se pretvore u metabolite TCA, koji zatim prelaze u oksaloacetat, koji takođe održava aktivnost ciklusa.

Dopunjavanje pula metabolita TCA iz aminokiselina

Reakcije obnavljanja ciklusa novim metabolitima (oksaloacetat, citrat, α-ketoglutarat, itd.) nazivaju se anaplerotičan.

Uloga oksaloacetata u metabolizmu

Primjer značajne uloge oksaloacetat služi za aktiviranje sinteze ketonskih tijela i ketoacidoza krvna plazma na neadekvatan količina oksaloacetata u jetri. Ovo stanje se opaža tijekom dekompenzacije dijabetes melitusa ovisnog o inzulinu (dijabetes tipa 1) i tijekom gladovanja. Kod ovih poremećaja u jetri se aktivira proces glukoneogeneze, tj. stvaranje glukoze iz oksaloacetata i drugih metabolita, što podrazumijeva smanjenje količine oksaloacetata. Istovremena aktivacija oksidacije masnih kiselina i akumulacije acetil-SCoA pokreće rezervni put za korištenje acetilne grupe - sinteza ketonskih tijela. U tom slučaju tijelo razvija zakiseljavanje krvi ( ketoacidoza) sa karakterističnom kliničkom slikom: slabost, glavobolja, pospanost, smanjen tonus mišića, tjelesna temperatura i krvni tlak.

Promjena brzine TCA reakcija i razlozi za nakupljanje ketonskih tijela pod određenim uvjetima

Opisana metoda regulacije uz učešće oksaloacetata ilustracija je prekrasne formulacije " Masti sagorevaju u plamenu ugljenih hidrata To implicira da "zapaljeni plamen" glukoze dovodi do pojave piruvata, a piruvat se pretvara ne samo u acetil-SCoA, već i u oksaloacetat. Prisustvo oksaloacetata garantuje uključivanje acetilne grupe koja se formira iz masne kiseline u obliku acetil-SCoA, u prvoj reakciji TCA.

U slučaju velikog "sagorevanja" masnih kiselina, što se uočava u mišićima tokom fizički rad i u jetri posta, brzina ulaska acetil-SCoA u TCA reakciju će direktno ovisiti o količini oksaloacetata (ili oksidirane glukoze).

Ako je količina oksaloacetata u hepatocita nije dovoljno (nema glukoze ili se ne oksidira u piruvat), tada će acetilna grupa ići u sintezu ketonskih tijela. Ovo se dešava kada produženo gladovanje i dijabetes tipa 1.

Metabolizam

Metabolizam je razmjena energije koja se odvija u našem tijelu. Udišemo kisik i izdišemo ugljični dioksid. Samo živo biće može uzeti nešto iz okoline i vratiti u drugom obliku.

Recimo da smo odlučili da doručkujemo i jeli smo pileći hleb. Hleb je ugljeni hidrat, piletina je protein.
Za to vrijeme, probavljeni ugljikohidrati će se razgraditi na monosaharide, a proteini na aminokiseline.
Ovo je početna faza - katabolizam. U ovoj fazi, prema svojoj strukturi, složeni se raspadaju na jednostavnije.

Također, kao primjer, obnavljanje površine kože. Oni se stalno mijenjaju. Kada gornji sloj kože odumre, makrofagi uklanjaju mrtve ćelije i pojavljuje se novo tkivo. Nastaje prikupljanjem proteina iz organskih jedinjenja. Odvija se u ribosomima. Skup akcija nastanka složenog sastava (proteina) iz jednostavnog (aminokiseline) naziva se anabolizam.

anabolizam:

• rast,
• povećati,
• proširenje.

katabolizam:

• razdvajanje,
• divizija,
• smanjenje.

Ime se može zapamtiti gledanjem filma "Anabolici". Tu je riječ o sportašima koji koriste anaboličke lijekove za rast i povećanje mišićne mase.

Šta je Krebsov ciklus?

Tridesetih godina 20. veka naučnik Hans Krebs proučavao je ureu. Zatim se seli u Englesku i dolazi do zaključka da se određeni enzimi kataliziraju u našem tijelu. Za to je dobio Nobelovu nagradu.

Energiju dobijamo iz glukoze sadržane u crvenim krvnim zrncima. Djelovanje pretvaranja dekstroze u energiju potpomognuto je mitohondrijama. Krajnji proizvod se zatim pretvara u adenozin trifosfat ili ATP. Upravo je ATP glavna vrijednost tijela. Dobivena tvar zasićuje organe našeg tijela energijom. Sama glukoza se ne može pretvoriti u ATP; za to su potrebni složeni mehanizmi. Ova tranzicija se naziva Krebsov ciklus.

Krebsov ciklus su stalne hemijske transformacije koje se dešavaju unutar svakog živog bića. Tako se zove, jer se postupak ponavlja bez prestanka. Kao rezultat ovog fenomena, dobijamo adenozin trifosfornu kiselinu, koja se smatra vitalnom za nas.

Važan uslov je disanje ćelije. Tokom prolaska svih faza mora biti prisutan kiseonik. U ovoj fazi dolazi i do stvaranja novih aminokiselina i ugljikohidrata. Ovi elementi igraju ulogu graditelja tijela, može se reći da ovaj fenomen igra još jednu značajnu ulogu - izgradnju. Za djelotvornost ovih funkcija potrebni su i drugi mikro i makro elementi i vitamini. Uz nedostatak barem jednog elementa, rad organa je poremećen.

Faze Krebsovog ciklusa

Ovdje je jedan molekul glukoze podijeljen na dva dijela pirogrožđane kiseline. Važna je karika u metaboličkom procesu i od toga zavisi rad jetre. Nalazi se u velikom broju voća i bobica. Često se koristi u kozmetičke svrhe. Kao rezultat, može se pojaviti i mliječna kiselina. Nalazi se u ćelijama krvi, mozga, mišića. Tada dobijamo koenzim A. Njegova funkcija je da prenosi ugljik u različite dijelove tijela. Kada se doda sa oksalatom, dobijamo citrat. Koenzim A se potpuno razgrađuje, dobijamo i molekul vode.

U drugom, voda se odvaja od citrata. Kao rezultat, pojavljuje se spoj akatina, koji će pomoći u dobivanju izocitrata. Tako, na primjer, možemo saznati kvalitetu voća i sokova, nektara. Nastaje NADH - neophodan je za oksidativne procese i metabolizam.
Dolazi do procesa povezivanja sa vodom i oslobađa se energija adenozin trifosfata. Dobivanje oksalocetata. Funkcije u mitohondrijama.

Šta uzrokuje usporavanje energetskog metabolizma?

Naše tijelo ima sposobnost prilagođavanja na hranu, tekućine i koliko se krećemo. Ove stvari jako utiču na metabolizam.
Čak i u tim dalekim vremenima, čovječanstvo je preživljavalo u teškim vremenskim uvjetima sa bolestima, glađu i neuspjehom usjeva. Sada je medicina krenula naprijed, pa su u razvijenim zemljama ljudi počeli živjeti duže i zarađivati ​​bolje, a da ne ulažu sve svoje snage. U današnje vrijeme ljudi češće konzumiraju brašno, slatke slatkiše i malo se kreću. Ovakav način života dovodi do usporavanja rada elemenata.

Da biste to izbjegli, prije svega, potrebno je u prehranu uključiti agrume. Sadrže kompleks vitamina i drugih važnih supstanci. Važnu ulogu igra limunska kiselina sadržana u njegovom sastavu. On igra ulogu u hemijskoj interakciji svih enzima i dobio je ime po Krebsovom ciklusu.

Uzimanje citrusa pomoći će u rješavanju problema energetske interakcije, također ako vodite zdrav način života. Ne možete često jesti narandže, mandarine, jer mogu iritirati zidove želuca. Od svega po malo.

Ciklus trikarboksilne kiseline (Krebsov ciklus)

Ciklus trikarboksilne kiseline je prvi otkrio engleski biohemičar G. Krebs. On je bio prvi koji je pretpostavio značaj ovog ciklusa za potpuno sagorevanje piruvata, čiji je glavni izvor glikolitička konverzija ugljikohidrati. Kasnije se pokazalo da je ciklus trikarboksilnih kiseline je centar u kojem se konvergiraju gotovo svi metabolički putevi. dakle, Krebsov ciklus- zajednički krajnji put oksidacija acetil grupe (u obliku acetil-CoA), u koje se pretvara u procesu katabolizam većina organskog molekule, igrajući ulogu "ćelijskog gorivo»: ugljikohidrati, masne kiseline i amino kiseline.

Nastaje kao rezultat oksidacije dekarboksilacija piruvat u mitohondrije acetil-CoA ulazi Krebsov ciklus. Ovaj ciklus se odvija u matrici mitohondrije i sastoji se od osam uzastopne reakcije(Sl. 10.9). Ciklus počinje dodatkom acetil-CoA u oksaloacetat i stvaranjem limunska kiselina (citrat). Onda limunova kiselina(jedinjenje sa šest ugljenika) po nizu dehidrogenacija(oduzimanje vodonik) i dva dekarboksilacije(cijepanje CO 2) gubi dva ugljika atom i ponovo unutra Krebsov ciklus pretvara u oksaloacetat (četvorougljenično jedinjenje), tj. kao rezultat potpunog okretanja prvog ciklusa molekula acetil-CoA sagorijeva do CO 2 i H 2 O, i molekula oksaloacetat se regeneriše. Uzmite u obzir svih osam uzastopne reakcije(faze) Krebsov ciklus.

Rice. 10.9.Ciklus trikarboksilne kiseline (Krebsov ciklus).

Prvo reakcija katalizirano enzim cit-rat-sintaza, dok acetil acetil-CoA grupa se kondenzuje sa oksaloacetatom, što rezultira stvaranjem limunova kiselina:

Očigledno, u ovome reakcije povezano sa enzim citril-CoA. Zatim se potonji spontano i nepovratno hidrolizira i formira citrat i HS-KoA.

Kao rezultat drugog reakcije formirana limunova kiselina prolazi kroz dehidraciju sa stvaranjem cis-akonita kiseline, što dodavanjem molekula vode, ulazi u izocitritna kiselina(izocitrat). Katalizuje ove reverzibilne reakcije hidratacija-dehidracija enzim akonitat hidrataza (akonitaza). Kao rezultat, dolazi do međusobnog kretanja H i OH unutra molekula citrat:

Treće reakcija izgleda da ograničava brzinu Krebsov ciklus. izocitritna kiselina dehidrogeniran u prisustvu NAD-zavisne izo-citrat dehidrogenaze.

Tokom izocitrat dehidrogenaze reakcije izocitritna kiselina istovremeno dekarboksiliran. NAD-ovisna izocitrat dehidrogenaza je alosterična enzim, što kao specifičnost aktivator potrebno ADP. osim toga, enzim da izrazite svoje aktivnost treba joni Mg 2+ ili Mn 2+.

Tokom četvrtog reakcije oksidativna dekarboksilacija α-ketoglutarne kiseline kiseline sa formiranjem visokoenergetskog jedinjenja sukcinil-CoA. Mehanizam ovoga reakcije slično tome reakcije oksidativno dekarboksilacija piruvat u acetil-CoA, kompleks α-ketoglutarat dehidrogenaze po svojoj strukturi podsjeća na kompleks piruvat dehidrogenaze. I u jednom i u drugom slučaju, reakcije ucestvuj 5 koenzimi Motor: TPP, amid lipoična kiselina, HS-KoA, FAD i NAD+.

Peto reakcija katalizirano enzim sukcinil-CoA-sintetaza. Tokom ovoga reakcije sukcinil-CoA uz učešće GTP i neorganski fosfat pretvara u jantarna kiselina (succinate). U isto vrijeme dolazi do stvaranja visokoenergetske fosfatne veze GTP-a zbog visokoenergetske tioeterske veze sukcinil-CoA:

Kao rezultat toga, šesti reakcije succinate dehidrirano u fumarna kiselina. Oksidacija succinate katalizirano sukcinat dehidrogenaze, in molekula koji od tada proteinačvrsto (kovalentno) vezan koenzim FAD. Zauzvrat sukcinat dehidrogenaze snažno povezan sa unutrašnjim mitohondrijama membrana:

sedmi reakcija izvršeno pod uticajem enzim fumarat hidrataza ( fumaraze). Formirana u isto vrijeme fumarna kiselina hidratiziran, proizvod reakcije je Jabučna kiselina(malate). Treba napomenuti da ima fumarat hidratazu stereospecifičnost(vidi poglavlje 4) – tokom reakcije Formira se L-jabuka kiselina:

Konačno, tokom osmog reakcije ciklus trikarboksilne kiseline pod uticajem mitohondrijalnih NAD zavisnih malat dehidrogenaza ide oksidacija L-malat u oksaloacetat:

Kao što se može vidjeti, u jednom krugu ciklusa, sastoji se od osam enzimskih reakcije, kompletan oksidacija("sagorevanje") jednog molekule acetil-CoA. Za kontinuirani rad ciklusa potrebno je stalno snabdevanje sistema acetil-CoA, i koenzimi(NAD + i FAD), koji su prešli u redukovano stanje, moraju se oksidirati iznova i iznova. Ovo je oksidacija izvedeno u sistemu nosača elektrona in respiratorni lanac(u respiratorni lanac enzimi) lokalizovan u membrana mitohondrije. Rezultirajući FADH 2 je snažno povezan sa SDH, pa prenosi atomi vodonik preko KoQ. pušten kao rezultat oksidacija acetil-CoA energija je uglavnom koncentrisana u makroergijskim fosfatnim vezama ATP. Od 4 pare atomi vodonik 3 parovi prenijeti NADH u transportni sistem elektrona; računajući na svaku par u sistemu bioloških oksidacija formiran 3 molekule ATP(tokom konjugacije ), a ukupno, dakle, 9 molekule ATP(vidi poglavlje 9). Jedan par atomi iz sukcinat dehidrogenaze-FADH 2 ulazi u transportni sistem elektrona kroz KoQ, što je rezultiralo samo 2 molekule ATP. Tokom Krebsov ciklus jedan se takođe sintetiše molekula GTP (supstrat fosforilacija), što je ekvivalentno jedinici molekula ATP. Dakle, u oksidacija jedan molekule acetil-CoA u Krebsov ciklus i sistem oksidativna fosforilacija može formirati 12 molekule ATP.

Ako izračunamo ukupni energetski efekat glikolitičkog cijepanja glukoze i naknadno oksidacija dva se pojavljuju molekule piruvat u CO 2 i H 2 O, tada će biti mnogo veći.

Kao što je navedeno, jedan molekula NADH (3 molekule ATP) nastaje tokom oksidacije dekarboksilacija piruvat u acetil-CoA. Prilikom razdvajanja jednog molekule glukoze formiran 2 molekule piruvat, i oksidacija do 2 molekule acetil-CoA i naredna 2 okreta ciklus trikarboksilne kiseline sintetizovano 30 molekule ATP(dakle, oksidacija molekule piruvat u CO 2 i H 2 O daje 15 molekule ATP). Ovom broju treba dodati 2 molekule ATP nastaju tokom aerobnih aktivnosti glikoliza, i 6 molekule ATP, sintetizovan od oksidacija 2 molekule ekstramitohondrijski NADH, koji se formiraju tokom oksidacija 2 molekule gliceraldehid-3-fosfat u dehidrogenazi reakcije glikoliza. Stoga, prilikom razdvajanja na maramice jedan molekule glukoze prema jednadžbi C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, sintetizira se 38 molekule ATP. Nesumnjivo, u energetskom smislu, potpuna cijepanje glukoze je efikasniji proces od anaerobnog glikoliza.

Treba napomenuti da je 2 molekule NADH u budućnosti sa oksidacija mogu dati ne 6 molekule ATP, ali samo 4. Činjenica je da oni sami molekule ekstramitohondrijski NADH nisu u stanju da prodru membrana unutra mitohondrije. Međutim, daju elektrona mogu biti uključeni u mitohondrijski lanac bioloških oksidacija koristeći takozvani glicerol fosfatni šatl mehanizam (slika 10.10). Citoplazmatski NADH prvo reaguje sa citoplazmatskim dihidroksiaceton fosfatom i formira glicerol-3-fosfat. Reakcija kataliza

Rice. 10.10. Glicerol fosfatni šatl mehanizam. Objašnjenje u tekstu.

kontrolira NAD-ovisna citoplazmatska glicerol-3-fosfat dehidrogenaza:

Dihidroksiaceton fosfat + NADH + H +<=>Glicerol-3-fosfat + NAD +.

Nastali glicerol-3-fosfat lako prodire kroz mitohondrije membrana. Unutra mitohondrije druga (mitohondrijska) glicerol-3-fosfat dehidrogenaza (flavin enzim) ponovo oksidira glicerol-3-fosfat u dihidroksiaceton fosfat:

Glicerol-3-fosfat + FAD<=>Dihidroksiaceton fosfat + FADH 2.

restaurirano flavoprotein(enzim-FADH 2) uvodi na nivou KoQ koji je on stekao elektrona u lanac bioloških oksidacija i povezan sa njim oksidativna fosforilacija, a iz njega izlazi dihidroksiaceton fosfat mitohondrije in citoplazma i može ponovo stupiti u interakciju sa citoplazmatskim NADH + H + . dakle, par elektrona(od jednog molekule citoplazmatski NADH + H +), uveden u respiratorni lanac koristeći glicerol fosfatni shuttle mehanizam, daje ne 3, već 2 ATP.

Rice. 10.11. Malat-aspartat shuttle sistem za prijenos redukcijskih ekvivalenata iz citosolnog NADH u mitohondrijski matriks. Objašnjenje u tekstu.

Kasnije se pokazalo da se ovaj šatl mehanizam koristi samo u skeletnim mišićima i mozgu za prijenos smanjenih ekvivalenata iz citosolnog NADH + H + u mitohondrije.

AT ćelije jetra, bubrezi i srce, radi složeniji malat-as-partatni šatl sistem. Rad takvog šatl mehanizma postaje moguć zbog prisustva malat dehidrogenaza i aspartat aminotransferaze kako u citosolu tako iu mitohondrije.

Utvrđeno je da su iz citosolnog NADH + H + redukovani ekvivalenti, prvo uz učešće enzim malat dehidrogenaza(slika 10.11) se prenose u citosolni oksaloacetat. Kao rezultat toga nastaje malat, koji uz pomoć sistema koji transportuje dikarboksilne kiseline, prolazi kroz unutrašnju membrana mitohondrije u matricu. Ovdje se malat oksidira u oksaloacetat, a matriks NAD + se reducira u NADH + H +, koji sada može prenijeti svoj elektrona in respiratorni lanac enzimi, lokalizovan na unutrašnjoj strani membrana mitohondrije. Zauzvrat, nastali oksaloacetat u prisustvu glutamata i enzim ASAT ulazi reakcija transaminacija. Nastali aspartat i α-ketoglutarat, uz pomoć posebnih transportnih sistema, mogu da prođu kroz membrana mitohondrije.

Prijenos u citosol regenerira oksaloacetat, koji pokreće sljedeći ciklus. Općenito, proces uključuje lako reverzibilan proces reakcije, odvija se bez potrošnje energije, njegova "pokretačka snaga" je konstanta oporavak NAD + u citosolu pomoću gliceraldehid-3-fosfata, koji nastaje tokom katabolizam glukoze.

Dakle, ako mehanizam malat-aspartat funkcionira, onda kao rezultat potpunog oksidacija jedan molekule glukoze može formirati ne 36, već 38 molekule ATP(Tabela 10.1).

U tabeli. 10.1 reakcije, u kojem dolazi do stvaranja visokoenergetskih fosfatnih veza katabolizam glukoze, što ukazuje na efikasnost procesa u aerobnim i anaerobnim uslovima

Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije

Samara State Technical University

Zavod za organsku hemiju

Sažetak na temu:

"CIKLUS TRIKABOKSIČNIH KISELINE (KREBS CIKLUS)"

Završio učenik: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Provjereno.

Ciklus trikarboksilne kiseline poznat je i kao Krebsov ciklus, budući da je postojanje takvog ciklusa predložio Hans Krebs 1937. godine.
Za to mu je 16 godina kasnije dodijeljena Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu. Dakle, otkriće je veoma značajno. Šta je smisao ovog ciklusa i zašto je toliko važan?

Šta god neko rekao, ipak morate početi prilično daleko. Ako ste se obavezali da pročitate ovaj članak, onda barem iz druge ruke znate da je glavni izvor energije za stanice glukoza. Stalno je prisutan u krvi u gotovo nepromijenjenoj koncentraciji - za to postoje posebni mehanizmi koji pohranjuju ili oslobađaju glukozu.

Unutar svake ćelije nalaze se mitohondrije - odvojene organele ("organi" ćelije) koji obrađuju glukozu da bi dobili intracelularni izvor energije - ATP. ATP (adenozin trifosforna kiselina) je svestran i vrlo pogodan za korištenje kao izvor energije: direktno je integriran u proteine, osiguravajući im energiju. Najjednostavniji primjer je protein miozin, zahvaljujući kojem se mišići mogu kontrahirati.

Glukoza se ne može pretvoriti u ATP, uprkos činjenici da sadrži veliku količinu energije. Kako izvući ovu energiju i usmjeriti je u pravom smjeru bez pribjegavanja varvarskim (po ćelijskim standardima) sredstvima kao što je spaljivanje? Neophodno je koristiti zaobilazna rješenja, jer enzimi (proteinski katalizatori) omogućavaju da se neke reakcije odvijaju mnogo brže i efikasnije.

Prvi korak je pretvaranje molekula glukoze u dva molekula piruvata (pirogrožđane kiseline) ili laktata (mliječne kiseline). U tom slučaju se oslobađa mali dio (oko 5%) energije pohranjene u molekulu glukoze. Laktat se proizvodi anaerobnom oksidacijom – to jest, u nedostatku kisika. Postoji i način pretvaranja glukoze u anaerobnim uvjetima u dva molekula etanola i ugljičnog dioksida. To se zove fermentacija i ovu metodu nećemo razmatrati.


...Kao što nećemo detaljno razmatrati mehanizam same glikolize, odnosno razgradnje glukoze u piruvat. Jer, da citiram Leingera, "Pretvorbu glukoze u piruvat katalizira deset enzima koji djeluju u nizu." Oni koji žele mogu otvoriti udžbenik biohemije i detaljno se upoznati sa svim fazama procesa - to je vrlo dobro proučeno.

Čini se da bi put od piruvata do ugljičnog dioksida trebao biti prilično jednostavan. Ali pokazalo se da se to odvija kroz proces od devet faza, koji se naziva ciklus trikarboksilne kiseline. Ova očigledna kontradikcija s principom ekonomičnosti (zar ne može biti jednostavnije?) dijelom je posljedica činjenice da ciklus povezuje nekoliko metaboličkih puteva: tvari nastale u ciklusu su prekursori drugih molekula koji više nisu povezani s disanjem ( na primjer, aminokiseline) i bilo koja druga jedinjenja koja treba odložiti završavaju u ciklusu i ili se „sagorevaju“ za energiju ili recikliraju u one kojih nedostaje.

Prvi korak koji se tradicionalno razmatra u odnosu na Krebsov ciklus je oksidativna dekarboksilacija piruvata u acetilni ostatak (Acetil-CoA). CoA, ako neko ne zna, je koenzim A, koji u svom sastavu ima tiolnu grupu, na kojoj može nositi acetilni ostatak.


Razgradnja masti također dovodi do acetila, koji također ulaze u Krebsov ciklus. (Sintetiziraju se na sličan način - iz acetil-CoA, što objašnjava činjenicu da su u mastima gotovo uvijek prisutne samo kiseline s parnim brojem atoma ugljika).

Acetil-CoA se kondenzuje sa oksaloacetatom dajući citrat. Ovo oslobađa koenzim A i molekul vode. Ova faza je nepovratna.

Citrat se dehidrogenira u cis-akonitat, drugu trikarboksilnu kiselinu u ciklusu.

Cis-akonitat vezuje molekulu vode, pretvarajući se već u izocitnu kiselinu. Ova i prethodna faza su reverzibilne. (Enzimi kataliziraju i naprijed i obrnuto - znate, zar ne?)

Izocitritna kiselina se dekarboksilira (nepovratno) i istovremeno oksidira dajući ketoglutarnu kiselinu. Istovremeno, NAD + se, oporavljajući, pretvara u NADH.

Sljedeći korak je oksidativna dekarboksilacija. Ali u ovom slučaju ne nastaje sukcinat, već sukcinil-CoA, koji se u sljedećoj fazi hidrolizira, usmjeravajući oslobođenu energiju u sintezu ATP-a.

Ovo proizvodi još jednu molekulu NADH i molekulu FADH2 (koenzim koji nije NAD, koji se, međutim, također može oksidirati i reducirati, čuvajući i oslobađajući energiju).

Ispostavilo se da oksaloacetat djeluje kao katalizator - ne akumulira se i ne troši se u tom procesu. Tako i jeste - koncentracija oksaloacetata u mitohondrijima održava se prilično niskom. Ali kako izbjeći nakupljanje drugih proizvoda, kako uskladiti svih osam faza ciklusa?

Za to, kako se ispostavilo, postoje posebni mehanizmi - neka vrsta negativne povratne informacije. Čim koncentracija određenog proizvoda poraste iznad norme, to blokira rad enzima odgovornog za njegovu sintezu. A za reverzibilne reakcije je još jednostavnije: kada je koncentracija proizvoda prekoračena, reakcija jednostavno počinje ići u suprotnom smjeru.

I par manjih primjedbi