Krebsa cikls notiek y šūnās. Krebsa cikls, bioloģiskā loma, pamata reakcijas. Krebsa cikla enzīmi. Sabrukšanas un sintēzes krustpunkts

Krebsa cikls? Kas tas ir?

Ja jūs to nezināt, tad tas ir trikarbonskābes cikls. Vai tu saproti?

Ja nē, tad tas ir galvenais solis visu šūnu, kas izmanto skābekli, elpošanā. Starp citu, Hanss Krebs saņēma Nobela prēmiju par šī cikla atklāšanu.

Kopumā, kā jūs saprotat, šī lieta ir ļoti svarīga, īpaši bioķīmiķiem. Viņus interesē jautājums Kā ātri iegaumēt Krebsa ciklu?»

Lūk, kā tas izskatās:

Būtībā Krebsa cikls apraksta citronskābes pārvēršanas soļus. Tie ir jāatceras.

1. Acetilkoenzīma A kondensācija ar oksaloetiķskābi izraisa citronskābes veidošanos.
2. Citronskābe tiek pārveidota par izocitrskābi caur cisakonītu.
3. Izocitrskābe tiek dehidrogenēta, veidojot alfa-ketoglutārskābi un oglekļa dioksīdu.
4. Alfa-ketoglutārskābe tiek dehidrēta, veidojot sukcinilkoenzīmu A un oglekļa dioksīdu.
5. Sukcinilkoenzīms A tiek pārveidots par dzintarskābi.
6. Dzintarskābe tiek dehidrēta, veidojot fumārskābi.
7. Fumārskābe hidrējas, veidojot ābolskābi.
8. Ābolskābe tiek dehidrēta, veidojot oksaloetiķskābi. Šajā gadījumā cikls ir slēgts. Nākamā cikla pirmajā reakcijā nonāk jauna acetilkoenzīma A molekula.

Patiesībā es visu nesapratu. Mani vairāk interesē, kā to atcerēties.

Kā atcerēties Krebsa ciklu? Pants!

Ir brīnišķīgs pants, kas ļauj atcerēties šo ciklu. Šī panta autore ir bijusī KSMU studente, viņa to sacerējusi tālajā 1996. gadā.

LĪDAKA plkst ACETILA CITRONS dūņas,
Bet nar NVS Ar BET KOH ES baidījos
Viņš ir viņam pāri ISOLIMONN par
ALFA-KETOGLUTĀRS diemžēl.

SUCCINIL Sja KOENZĪMS om,
DZINTARS dūņas FUMAROVS par,
YABLOCH ek uzkrāti krājumi ziemai,
pagriezās LĪDAKA ak atkal.

Šeit trikarbonskābes cikla reakciju substrāti tiek secīgi šifrēti:

• ACETIL-koenzīms A
• Citronu skābe
• cisakonīnskābe
• izocitrskābe
• ALFA-KETOGLUTĀRSKĀBE
• SUCINIL-KOENZĪMS A
• Dzintarskābe
• Fumārskābe
• Ābolskābe
• LĪDA (oksaloetiķskābe)

Vēl viens pants, kas jāatceras par trikarbonskābes ciklu:

Līdaka ēda acetātu, izrādās citrāts,
Caur cisakonītu tas būs izocitrāts.

Atmetot ūdeņradi, tas zaudē CO2,
Alfa-ketoglutarāts par to ļoti priecājas.

Tuvojas oksidēšanās - NAD ir nozadzis ūdeņradi,
TDP, koenzīms A ņem CO2.

Un enerģija tik tikko parādījās sukcinilā,
Tūlīt piedzima ATP un palika sukcināts.

Tātad viņš nokļuva FAD — viņam vajag ūdeņradi,
Fumarāts dzēra ūdeni un pārvērtās malātā.

Tad OVER nonāca malātā, ieguva ūdeņradi,
LĪDAKA atkal parādījās un klusi paslēpās.

Pantiņš labs. Protams, jums tas joprojām ir jāatceras, tad jautājums: “Kā atcerēties Krebsa ciklu” studentus nesatrauks.

Kā atcerēties Krebsa ciklu? Stāsts!

Turklāt es piedāvāju šādu lietu - pārveidot katru no šiem posmiem (skābi) attēlos un attēlos:

LĪDAKA- skābeņetiķskābe
AC tehnika cīnās ar ETI- acetilkoenzīms A
CITRONS- citronskābe
NVS pagriezties ar KOH yami - cisakonīts
Zīmēts uz audekla ( ISO) CITRONS- izocitrskābe
ALF patur GLU sānu TAR y - alfa-ketoglutārskābe
uz SUK tu sēdi un zāģē to CINI j - sukcinil-koenzīms A
DZINTARS- dzintarskābe
iekšā UGH razhke IDA la - fumārskābe
ĀBOLS- Ābolskābe

Alf Acteki
Dzintars Yeti

Tagad jums tie ir jāsavieno sērijveidā viens ar otru. Un tad Krebsa cikls paliks atmiņā šādi.

Netālu no plašās upes PIKE sāka izlēkt no ūdens un uzbrukt Azteca un ETI, kas cīnījās savā starpā no apakšas. Apbēruši tos ar CITRONIEM, acteki un bērni apsēdās uz tanka ar zirgiem un ātri sāka izkļūt no šīs vietas. Viņi nepamanīja, kā ietriecās vārtos, uz kuriem bija attēlots (ISO) CITRONS. No iekšpuses viņiem vārtus atvēra ALF, turot rokās glāzi DEEP TARA. Šajā laikā uz Kuces sēdošais CINIKS sāka mest uz viņiem DZINTARA akmeņus. Slēpjoties aiz vāciņiem ar MARLE, mūsu varoņi paslēpās aiz milzīgiem ĀBOLIEM. Taču izrādās, ka LĪDAKA izrādījās viltīga un gaidīja viņus pēc āboliem.

Fu, beidzot pabeidzu rakstīt šo stāstu. Fakts ir tāds, ka izdomāt šādu stāstu galvā notiek ļoti ātri. Burtiski 1-2 minūtes. Bet izteikt to tekstā un pat tā, lai citi to saprastu, ir pavisam kas cits.

Krebsa cikla iegaumēšana ar akronīmu

Vesels ananāss un suflē šķēle šodien patiesībā ir manas pusdienas, kas atbilst citrātam, cis-akonītam, izocitrātam, (alfa-)ketoglutarātam, sukcinil-CoA, sukcinātam, fumarātam, malātam, oksaloacetātam.

Es ceru, ka tagad jūs saprotat, kā atcerēties Krebsa ciklu.

Pēc tam acetil-SCoA, kas veidojas PVC-dehidrogenāzes reakcijā, nonāk trikarbonskābes cikls(CTC, citronskābes cikls, Krebsa cikls). Papildus piruvātam ciklā ir iesaistītas keto skābes, kas nāk no aminoskābju vai citu vielu katabolisma.

Trikarbonskābes cikls

Cikls ieslēdzas mitohondriju matrica un pārstāv oksidēšanās molekulas acetil-SCoA astoņās secīgās reakcijās.

Pirmajā reakcijā tie saistās acetils un oksaloacetāts(oksaloetiķskābe), lai veidotos citrāts(citronskābe), tad citronskābe izomerizējas līdz izocitrāts un divas dehidrogenēšanas reakcijas ar vienlaicīgu CO 2 izdalīšanos un NAD reducēšanu.

Piektajā reakcijā veidojas GTP, tā ir reakcija substrāta fosforilēšana. Pēc tam secīgi notiek no FAD atkarīga dehidrogenēšana sukcināts(dzintarskābe), hidratācija fumārisks skābi uz augšu malāts(ābolskābe), pēc tam veidojas no NAD atkarīga dehidrogenēšana oksaloacetāts.

Rezultātā pēc astoņām cikla reakcijām atkal veidojas oksaloacetāts .

Pēdējās trīs reakcijas veido tā saukto bioķīmiskais motīvs(FAD atkarīgā dehidrogenēšana, hidratācija un NAD atkarīgā dehidrogenēšana, to izmanto keto grupas ievadīšanai sukcināta struktūrā. Šis motīvs ir arī taukskābju β-oksidācijas reakcijās. Apgrieztā secībā (reducēšana, de hidratācija un atveseļošanās) šis motīvs tiek novērots taukskābju sintēzes reakcijās.

DTC funkcijas

1. Enerģija

• paaudze ūdeņraža atomi elpošanas ķēdes darbībai, proti, trīs NADH molekulas un viena FADH2 molekula,
• vienas molekulas sintēze GTP(ekvivalents ATP).

2. Anabolisks. Jo CTC veidojas

• hēma prekursors sukcinil-SCoA,
• keto skābes, kuras var pārvērst aminoskābēs - α-ketoglutarāts glutamīnskābei, oksaloacetāts par asparagīnu,
• citronskābe, ko izmanto taukskābju sintēzei,
• oksaloacetāts, ko izmanto glikozes sintēzei.

TCA anaboliskās reakcijas

Trikarbonskābes cikla regulēšana

Allosteriskā regulēšana

Fermenti, kas katalizē TCA 1., 3. un 4. reakciju, ir jutīgi pret allosteriskā regulēšana metabolīti:

Oksalacetāta pieejamības regulēšana

priekšnieks un galvenais TCA regulators ir oksaloacetāts vai drīzāk tā pieejamība. Oksaloacetāta klātbūtne TCA ciklā iesaista acetil-SCoA un sāk procesu.

Parasti šūnai ir līdzsvaru starp acetil-SCoA veidošanos (no glikozes, taukskābēm vai aminoskābēm) un oksaloacetāta daudzumu. Oksaloacetāta avots ir

1)pirovīnskābe veidojas no glikozes vai alanīna,

Oksaloacetāta sintēze no piruvāta

Fermentu aktivitātes regulēšana piruvāta karboksilāze veikta ar līdzdalību acetil-SCoA. Tas ir allostēriski aktivators enzīms, un bez tā piruvāta karboksilāze praktiski nav aktīva. Kad uzkrājas acetil-SCoA, ferments sāk darboties un veidojas oksaloacetāts, bet, protams, tikai piruvāta klātbūtnē.

2) Nokļūšana no asparagīnskābe transaminācijas rezultātā vai AMP-IMF cikla rezultātā,

3) Saņemšana no augļu skābes pats cikls (dzintara, α-ketoglutārā, ābolskābe, citronskābe), kas veidojas aminoskābju katabolisma vai citos procesos. Vairums aminoskābes katabolisma laikā tie spēj pārvērsties par TCA metabolītiem, kas pēc tam nonāk oksaloacetātā, kas arī uztur cikla aktivitāti.

TCA metabolītu kopuma papildināšana no aminoskābēm

Cikla papildināšanas reakcijas ar jauniem metabolītiem (oksaloacetātu, citrātu, α-ketoglutarātu u.c.) sauc. anaplerotisks.

Oksaloacetāta loma metabolismā

Nozīmīgas lomas piemērs oksaloacetāts kalpo ketonvielu sintēzes aktivizēšanai un ketoacidoze asins plazma plkst nepietiekami oksaloacetāta daudzums aknās. Šis stāvoklis tiek novērots insulīnatkarīgā cukura diabēta (1. tipa cukura diabēta) dekompensācijas un bada laikā. Ar šiem traucējumiem aknās tiek aktivizēts glikoneoģenēzes process, t.i. glikozes veidošanās no oksaloacetāta un citiem metabolītiem, kas izraisa oksaloacetāta daudzuma samazināšanos. Vienlaicīga taukskābju oksidācijas aktivizēšana un acetil-SCoA uzkrāšanās izraisa rezerves ceļu acetilgrupas izmantošanai - ketonu ķermeņu sintēze. Šajā gadījumā organismā attīstās asiņu paskābināšanās ( ketoacidoze) ar raksturīgu klīnisko ainu: vājums, galvassāpes, miegainība, pazemināts muskuļu tonuss, ķermeņa temperatūra un asinsspiediens.

TCA reakciju ātruma izmaiņas un ketonu ķermeņu uzkrāšanās iemesli noteiktos apstākļos

Aprakstītā regulēšanas metode ar oksaloacetāta piedalīšanos ir skaistas formulas ilustrācija. Tauki sadeg ogļhidrātu liesmā Tas nozīmē, ka glikozes "degošā liesma" izraisa piruvāta parādīšanos, un piruvāts tiek pārveidots ne tikai par acetil-SCoA, bet arī par oksaloacetāts. Oksaloacetāta klātbūtne garantē acetilgrupas iekļaušanu, kas veidojas no taukskābes acetil-SCoA formā TCA pirmajā reakcijā.

Liela mēroga taukskābju "sadedzināšanas" gadījumā, kas tiek novērota muskuļos laikā fiziskais darbs un aknās badošanās, acetil-SCoA iekļūšanas ātrums TCA reakcijā būs tieši atkarīgs no oksaloacetāta (vai oksidētās glikozes) daudzuma.

Ja oksaloacetāta daudzums in hepatocītu nepietiek (nav glikozes vai nav oksidēts piruvātā), tad acetilgrupa nonāks ketonu ķermeņu sintēzē. Tas notiek, kad ilgstoša badošanās un 1. tipa cukura diabēts.

Vielmaiņa

Metabolisms ir enerģijas apmaiņa, kas notiek mūsu ķermenī. Mēs ieelpojam skābekli un izelpojam oglekļa dioksīdu. Tikai dzīva būtne var kaut ko paņemt no vides un atdot atpakaļ citā formā.

Pieņemsim, ka nolēmām paēst brokastis un paēdām vistas maizi. Maize ir ogļhidrāti, vista ir olbaltumvielas.
Šajā laikā sagremotie ogļhidrāti sadalīsies monosaharīdos, bet olbaltumvielas – aminoskābēs.
Tas ir sākuma posms - katabolisms. Šajā posmā sarežģītie pēc to struktūras sadalās vienkāršākos.

Arī, piemēram, ādas virsmas atjaunošana. Tie pastāvīgi mainās. Kad ādas augšējais slānis nomirst, makrofāgi noņem atmirušās šūnas un parādās jauni audi. Tas tiek izveidots, savācot olbaltumvielas no organiskiem savienojumiem. Tas notiek ribosomās. Sarežģīta sastāva (olbaltumvielu) rašanās darbību kopumu no vienkārša (aminoskābēm) sauc par anabolismu.

Anabolisms:

• izaugsme,
• palielināt,
• pagarinājumu.

Katabolisms:

• sadalīšana,
• nodaļa,
• samazināšana.

Nosaukumu var atcerēties, skatoties filmu "Anabolics". Tur mēs runājam par sportistiem, kuri izmanto anaboliskas zāles, lai augtu un palielinātu muskuļu masu.

Kas ir Krebsa cikls?

20. gadsimta 30. gados zinātnieks Hanss Krebs pētīja urīnvielu. Tad viņš pārceļas uz Angliju un nonāk pie secinājuma, ka mūsu organismā tiek katalizēti daži fermenti. Par to viņam tika piešķirta Nobela prēmija.

Mēs iegūstam enerģiju no glikozes, ko satur sarkanās asins šūnas. Dekstrozes pārvēršanu enerģijā palīdz mitohondriji. Pēc tam galaprodukts tiek pārveidots par adenozīna trifosfātu vai ATP. Tieši ATP ir ķermeņa galvenā vērtība. Iegūtā viela piesātina mūsu ķermeņa orgānus ar enerģiju. Glikoze pati par sevi nevar tikt pārveidota par ATP; tas prasa sarežģītus mehānismus. Šo pāreju sauc par Krebsa ciklu.

Krebsa cikls ir pastāvīgas ķīmiskas pārvērtības, kas notiek katrā dzīvā būtnē. Tā to sauc, jo procedūru atkārto bez apstājas. Šīs parādības rezultātā mēs iegūstam adenozīna trifosforskābi, kas tiek uzskatīta par mums vitāli svarīgu.

Svarīgs nosacījums ir šūnas elpošana. Visu posmu pārejas laikā ir jābūt klāt skābeklim. Šajā posmā notiek arī jaunu aminoskābju un ogļhidrātu veidošanās. Šie elementi spēlē ķermeņa celtnieku lomu, var teikt, ka šim fenomenam ir vēl viena nozīmīga loma - ēka. Šo funkciju efektivitātei nepieciešami arī citi mikro un makro elementi un vitamīni. Ja trūkst vismaz viena elementa, tiek traucēts orgānu darbs.

Krebsa cikla posmi

Šeit viena glikozes molekula ir sadalīta divās pirovīnskābes daļās. Tā ir svarīga vielmaiņas procesa saikne un no tā atkarīgs aknu darbs. Tas ir atrodams daudzos augļos un ogās. To bieži izmanto kosmētikas nolūkos. Tā rezultātā var parādīties arī pienskābe. Tas ir atrodams asins šūnās, smadzenēs, muskuļos. Tad mēs iegūstam koenzīmu A. Tā funkcija ir pārnest oglekli uz dažādām ķermeņa daļām. Pievienojot ar oksalātu, mēs iegūstam citrātu. Koenzīms A pilnībā sadalās, iegūstam arī ūdens molekulu.

Otrajā ūdens tiek atdalīts no citrāta. Rezultātā parādās akatīna savienojums, kas palīdzēs iegūt izocitrātu. Tā, piemēram, varam noskaidrot augļu un sulu, nektāru kvalitāti. Veidojas NADH – nepieciešams oksidatīviem procesiem un vielmaiņai.
Notiek savienošanās process ar ūdeni, un tiek atbrīvota adenozīna trifosfāta enerģija. Oksalocetāta iegūšana. Funkcijas mitohondrijās.

Kas izraisa enerģijas metabolisma palēnināšanos?

Mūsu ķermenim ir spēja pielāgoties pārtikai, šķidrumam un tam, cik daudz mēs kustamies. Šīs lietas ļoti ietekmē vielmaiņu.
Pat tajos tālajos laikos cilvēce izdzīvoja sarežģītos laika apstākļos ar slimībām, badu un ražas neveiksmēm. Tagad medicīna ir pavirzījusies uz priekšu, tāpēc attīstītajās valstīs cilvēki sāka dzīvot ilgāk un pelnīt labāk, nepieliekot visus spēkus. Mūsdienās cilvēki biežāk lieto miltus, saldos konditorejas izstrādājumus un maz kustas. Šāds dzīvesveids noved pie elementu darba palēninājuma.

Lai no tā izvairītos, pirmkārt, uzturā ir jāiekļauj citrusaugļi. Tie satur vitamīnu un citu svarīgu vielu kompleksu. Svarīgu lomu spēlē tā sastāvā esošā citronskābe. Tam ir nozīme visu fermentu ķīmiskajā mijiedarbībā, un tas ir nosaukts Krebsa cikla vārdā.

Citrusaugļu uzņemšana palīdzēs atrisināt enerģijas mijiedarbības problēmu, arī tad, ja ievērosiet veselīgu dzīvesveidu. Jūs nevarat bieži ēst apelsīnus, mandarīnus, jo tie var kairināt kuņģa sienas. Mazliet no visa.

Trikarbonskābes cikls (Krebsa cikls)

Trikarbonskābes cikls pirmo reizi atklāja angļu bioķīmiķis G. Krebs. Viņš bija pirmais, kurš postulēja šī cikla nozīmi piruvāta pilnīgai sadegšanai, kura galvenais avots ir glikolītiskā konversija. ogļhidrāti. Vēlāk tika parādīts, ka trikarbonskābes cikls skābes ir centrs, kur gandrīz visi vielmaiņas ceļi saplūst. Pa šo ceļu, Krebsa cikls- kopējais gala ceļš oksidēšanās acetils grupas (acetil-CoA formā), kurās tas tiek pārveidots procesā katabolisms lielākā daļa organisko molekulas, spēlējot lomu "šūnu degviela»: ogļhidrāti, taukskābes un aminoskābes.

Veidojas oksidācijas rezultātā dekarboksilēšana iekšā piruvāts mitohondriji acetil-CoA iekļūst Krebsa cikls. Šis cikls notiek matricā mitohondriji un sastāv no astoņiem secīgas reakcijas(10.9. att.). Cikls sākas ar acetil-CoA pievienošanu oksaloacetātam un veidošanos citronskābe (citrāts). Tad citronskābe(sešu oglekļa savienojums) pa virkni dehidrogenēšana(aizņemot ūdeņradis) un divi dekarboksilācijas(CO 2 šķelšanās) zaudē divus oglekli atoms un atkal iekšā Krebsa cikls pārvēršas oksaloacetātā (četru oglekļa savienojumu), t.i. pilna cikla viena apgrieziena rezultātā molekula acetil-CoA sadedzina līdz CO 2 un H 2 O, un molekula oksaloacetāts tiek reģenerēts. Apsveriet visus astoņus secīgas reakcijas(posmi) Krebsa cikls.

Rīsi. 10.9.Trikarbonskābes cikls (Krebsa cikls).

Pirmkārt reakcija katalizēts enzīms cit-rat-synthase, kamēr acetils acetil-CoA grupa kondensējas ar oksaloacetātu, kā rezultātā veidojas citronskābe:

Acīmredzot šajā reakcijas saistīts ar enzīms citrīns-CoA. Tad pēdējais spontāni un neatgriezeniski hidrolizējas, veidojot citrāts un HS-KoA.

Otrā rezultātā reakcijas veidojas citronskābe tiek pakļauts dehidratācijai, veidojot cis-akonītu skābes, ko, pievienojot molekula ūdens, ieiet izocitrskābe(isocitrāts). Katalizē šīs atgriezeniskās reakcijas hidratācija-dehidratācija enzīms akonīta hidratāze (akonitaze). Rezultātā notiek savstarpēja H un OH kustība iekšā molekula citrāts:

Trešais reakcijašķiet, ka ierobežo ātrumu Krebsa cikls. izocitrskābe dehidrogenēts no NAD atkarīgās izocitrāta dehidrogenāzes klātbūtnē.

Izocitrāta dehidrogenāzes laikā reakcijas izocitrskābe vienlaikus dekarboksilēts. No NAD atkarīgā izocitrāta dehidrogenāze ir alosteriska enzīms, kas kā konkrēts aktivators nepieciešams ADP. Turklāt, enzīms lai izteiktu savu aktivitāte vajag joni Mg 2+ vai Mn 2+ .

Ceturtā laikā reakcijasα-ketoglutāra oksidatīvā dekarboksilēšana skābes veidojot augstas enerģijas savienojuma sukcinil-CoA. Šīs darbības mehānisms reakcijas līdzīgi tam reakcijas oksidatīvs dekarboksilēšana pārvēršot piruvātu par acetil-CoA, α-ketoglutarāta dehidrogenāzes komplekss pēc savas struktūras atgādina piruvāta dehidrogenāzes kompleksu. Gan vienā, gan otrā gadījumā reakcijas piedalies 5 koenzīmi: TPP, amīds lipoīnskābe, HS-KoA, FAD un NAD+.

Piektais reakcija katalizēts enzīms sukcinil-CoA-sintetāze. Šajā laikā reakcijas sukcinil-CoA, piedaloties GTP un neorganiskais fosfāts kļūst par dzintarskābe (sukcināts). Tajā pašā laikā GTP augstas enerģijas fosfāta saites veidošanās notiek sukcinil-CoA augstas enerģijas tioētera saites dēļ:

Rezultātā sestais reakcijas sukcināts dehidrēts uz fumārskābe. Oksidācija sukcināts katalizēts sukcinātdehidrogenāze, iekšā molekula kas kopš olbaltumvielas stingri (kovalenti) saistīts koenzīms FAD. Savukārt sukcinātdehidrogenāze cieši saistīts ar iekšējo mitohondriju membrāna:

septītais reakcija veikta reibumā enzīms fumarāta hidratāze ( fumarāzes). Veidojas tajā pašā laikā fumārskābe hidratēts, produkts reakcijas ir Ābolskābe(malāts). Jāatzīmē, ka fumarāta hidratāzei ir stereospecifiskums(skat. 4. nodaļu) – laikā reakcijas Izveidojas L-ābols skābe:

Visbeidzot, astotā laikā reakcijas trikarbonskābes cikls mitohondriju NAD atkarīgā ietekmē malāta dehidrogenāze notiek oksidēšanās L-malāts līdz oksaloacetātam:

Kā redzams, vienā cikla apgriezienā, kas sastāv no astoņiem fermentatīviem reakcijas, pabeigts oksidēšanās("sadegšana") no viena molekulas acetil-CoA. Nepārtrauktai cikla darbībai ir nepieciešama pastāvīga acetil-CoA padeve sistēmai, un koenzīmi(NAD + un FAD), kas ir pārgājuši reducētā stāvoklī, atkal un atkal ir jāoksidē. to oksidēšanās veic nesējsistēmā elektroni iekšā elpošanas ķēde(iekš elpošanas ķēde fermenti) lokalizēts membrāna mitohondriji. Iegūtais FADH 2 ir cieši saistīts ar SDH, tāpēc tas pārraida atomi ūdeņradis caur KoQ. rezultātā atbrīvots oksidēšanās acetil-CoA enerģija lielā mērā ir koncentrēta makroerģiskajās fosfātu saitēs ATP. No 4 tvaiks atomi ūdeņradis 3 pāriem pārnest NADH uz transporta sistēmu elektroni; vienlaikus rēķinoties ar katru pāris bioloģiskajā sistēmā oksidēšanās izveidojās 3 molekulas ATP(konjugācijas laikā ), un tātad kopā 9 molekulas ATP(skat. 9. nodaļu). Viens pāri atomi no sukcināta dehidrogenāzes-FADH 2 nonāk transporta sistēmā elektroni caur KoQ, kā rezultātā tikai 2 molekulas ATP. Laikā Krebsa cikls viens ir arī sintezēts molekula GTP (substrāts fosforilēšana), kas ir līdzvērtīgs vienam molekula ATP. Tātad, plkst oksidēšanās viens molekulas acetil-CoA iekšā Krebsa cikls un sistēma oksidatīvā fosforilēšana var veidoties 12 molekulas ATP.

Ja mēs aprēķinām glikolītiskās šķelšanās kopējo enerģijas efektu glikoze un turpmākie oksidēšanās divi topošie molekulas piruvāts uz CO 2 un H 2 O, tad tas būs daudz lielāks.

Kā minēts, viens molekula NADH (3 molekulas ATP) veidojas oksidēšanās laikā dekarboksilēšana piruvāts pārvēršas par acetil-CoA. Sadalot vienu molekulas glikoze izveidojās 2 molekulas piruvāts un oksidēšanās līdz 2 molekulas acetil-CoA un sekojoši 2 apgriezieni trikarbonskābes cikls sintezēts 30 molekulas ATP(Sekojoši, oksidēšanās molekulas piruvāts pārvēršas par CO 2 un H 2 O, iegūst 15 molekulas ATP). Šim skaitlim jāpievieno 2 molekulas ATP veidojas aerobikas laikā glikolīze un 6 molekulas ATP, sintezēja oksidēšanās 2 molekulas ekstramitohondriju NADH, kas veidojas laikā oksidēšanās 2 molekulas gliceraldehīds-3-fosfāts dehidrogenāzē reakcijas glikolīze. Tāpēc, sadalot audus viens molekulas glikoze saskaņā ar vienādojumu C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, tiek sintezēts 38 molekulas ATP. Neapšaubāmi, enerģētiskā ziņā pilnīga šķelšanās glikoze ir efektīvāks process nekā anaerobs glikolīze.

Jāatzīmē, ka 2 molekulas NADH nākotnē ar oksidēšanās nevar dot 6 molekulas ATP, bet tikai 4. Fakts ir tāds, ka viņi paši molekulas ekstramitohondriālais NADH nespēj iekļūt cauri membrāna iekšā mitohondriji. Tomēr viņi dod elektroni var iekļaut bioloģiskajā mitohondriju ķēdē oksidēšanās izmantojot tā saukto glicerīna fosfāta atspoles mehānismu (10.10. att.). Citoplazmas NADH vispirms reaģē ar citoplazmas dihidroksiacetona fosfātu, veidojot glicerīna-3-fosfātu. Reakcija katalīze

Rīsi. 10.10. Glicerīna fosfāta atspoles mehānisms. Paskaidrojums tekstā.

To kontrolē no NAD atkarīga citoplazmas glicerīna-3-fosfāta dehidrogenāze:

Dihidroksiacetona fosfāts + NADH + H +<=>Glicerīns-3-fosfāts + NAD +.

Iegūtais glicerīna-3-fosfāts viegli iekļūst caur mitohondrijiem membrāna. Iekšā mitohondriji cita (mitohondriju) glicerīna-3-fosfāta dehidrogenāze (flavīns enzīms) atkal oksidē glicerīna-3-fosfātu par dihidroksiacetona fosfātu:

Glicerīns-3-fosfāts + FAD<=>Dihidroksiacetona fosfāts + FADH 2.

atjaunota flavoproteīns(enzīms-FADH 2) ievada viņa iegūtā KoQ līmenī elektroni bioloģiskajā ķēdē oksidēšanās un ar to saistīts oksidatīvā fosforilēšana, un no tā izdalās dihidroksiacetona fosfāts mitohondriji iekšā citoplazma un atkal var mijiedarboties ar citoplazmas NADH + H +. Pa šo ceļu, pāri elektroni(no viena molekulas citoplazmas NADH + H +), ievada elpošanas ķēde izmantojot glicerīna fosfāta atspoles mehānismu, dod nevis 3, bet 2 ATP.

Rīsi. 10.11. Malāta-aspartāta atspoles sistēma reducējošu ekvivalentu pārnešanai no citozola NADH uz mitohondriju matricu. Paskaidrojums tekstā.

Pēc tam tika parādīts, ka šis atspoles mehānisms tiek izmantots tikai skeleta muskuļos un smadzenēs, lai pārnestu samazinātus ekvivalentus no citozola NADH + H + uz mitohondriji.

AT šūnas aknas, nierēm un sirdi, darbojas sarežģītāka malāta kā daļējas atspoles sistēma. Šāda atspoles mehānisma darbība kļūst iespējama klātbūtnes dēļ malāta dehidrogenāze un aspartāta aminotransferāzes gan citozolā, gan iekšā mitohondriji.

Tika konstatēts, ka no citozola NADH + H + samazināti ekvivalenti, vispirms ar līdzdalību enzīms malāta dehidrogenāze(10.11. att.) tiek pārnesti uz citozola oksaloacetātu. Rezultātā veidojas malāts, kas ar sistēmas palīdzību, kas transportē dikarbonskābes, iet cauri iekšējai membrāna mitohondriji matricā. Šeit malāts tiek oksidēts par oksaloacetātu, un matrica NAD + tiek reducēta par NADH + H +, kas tagad var pārnest savu. elektroni iekšā elpošanas ķēde fermenti, lokalizēts iekšpusē membrāna mitohondriji. Savukārt iegūtais oksaloacetāts glutamāta klātbūtnē un enzīms ASAT stājas spēkā reakcija transaminēšana. Iegūtais aspartāts un α-ketoglutarāts ar īpašu transporta sistēmu palīdzību spēj iziet cauri membrāna mitohondriji.

Transportēšana citozolā atjauno oksaloacetātu, kas izraisa nākamo ciklu. Kopumā process ietver viegli atgriezenisku reakcijas, notiek bez enerģijas patēriņa, tā "dzinējspēks" ir nemainīgs atveseļošanās NAD + citozolā ar gliceraldehīda-3-fosfātu, kas veidojas laikā katabolisms glikoze.

Tātad, ja darbojas malāta-aspartāta mehānisms, tad pilnīgas rezultātā oksidēšanās viens molekulas glikoze var veidoties nevis 36, bet 38 molekulas ATP(10.1. tabula).

Tabulā. 10.1 reakcijas, kurā notiek augstas enerģijas fosfātu saišu veidošanās laikā katabolisms glikoze, kas norāda uz procesa efektivitāti aerobos un anaerobos apstākļos

Krievijas Federācijas Izglītības ministrija

Samaras Valsts tehniskā universitāte

Organiskās ķīmijas katedra

Abstrakts par tēmu:

"TRIKABOKKSĀBJU CIKLS (KREBS CIKLS)"

Aizpildījis students: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Pārbaudīts.

Trikarbonskābes cikls ir pazīstams arī kā Krebsa cikls, jo šāda cikla esamību ierosināja Hanss Krebs 1937. gadā.
Par to 16 gadus vēlāk viņam tika piešķirta Nobela prēmija fizioloģijā vai medicīnā. Tātad atklājums ir ļoti nozīmīgs. Kāda ir šī cikla nozīme un kāpēc tas ir tik svarīgi?

Lai ko arī teiktu, jums joprojām ir jāsāk diezgan tālu. Ja apņēmāties izlasīt šo rakstu, tad vismaz pēc dzirdamām zināt, ka galvenais šūnu enerģijas avots ir glikoze. Tas pastāvīgi atrodas asinīs gandrīz nemainīgā koncentrācijā - šim nolūkam ir īpaši mehānismi, kas uzglabā vai atbrīvo glikozi.

Katras šūnas iekšpusē atrodas mitohondriji – atsevišķas organellas (šūnas "orgāni"), kas apstrādā glikozi, lai iegūtu intracelulāro enerģijas avotu – ATP. ATP (adenozīntrifosforskābe) ir daudzpusīgs un ļoti ērti lietojams kā enerģijas avots: tas ir tieši integrēts olbaltumvielās, nodrošinot tos ar enerģiju. Vienkāršākais piemērs ir proteīna miozīns, pateicoties kuram muskuļi spēj sarauties.

Glikoze nevar pārvērsties par ATP, neskatoties uz to, ka tā satur lielu daudzumu enerģijas. Kā iegūt šo enerģiju un virzīt to pareizajā virzienā, neizmantojot barbariskus (pēc šūnu standartiem) līdzekļiem, piemēram, dedzināšanu? Ir jāizmanto risinājumi, jo fermenti (olbaltumvielu katalizatori) ļauj dažām reakcijām noritēt daudz ātrāk un efektīvāk.

Pirmais solis ir glikozes molekulas pārvēršana divās piruvāta (pirovīnskābes) vai laktāta (pienskābes) molekulās. Šajā gadījumā tiek atbrīvota neliela daļa (apmēram 5%) no glikozes molekulā uzkrātās enerģijas. Laktāts tiek ražots anaerobās oksidācijas ceļā - tas ir, ja nav skābekļa. Ir arī veids, kā anaerobos apstākļos pārvērst glikozi divās etanola un oglekļa dioksīda molekulās. To sauc par fermentāciju, un mēs šo metodi neņemsim vērā.


...Tāpat kā mēs sīkāk neapskatīsim pašu glikolīzes mehānismu, tas ir, glikozes sadalīšanos piruvātā. Jo, citējot Leingeru, "glikozes pārvēršanu piruvātā katalizē desmit enzīmi, kas darbojas secīgi." Tie, kas vēlas, var atvērt bioķīmijas mācību grāmatu un detalizēti iepazīties ar visiem procesa posmiem - tas ir ļoti labi izpētīts.

Šķiet, ka ceļam no piruvāta līdz oglekļa dioksīdam vajadzētu būt diezgan vienkāršam. Bet izrādījās, ka tas tiek veikts deviņu posmu procesā, ko sauc par trikarbonskābes ciklu. Šī šķietamā pretruna ar ekonomijas principu (vai nevarētu būt vienkāršāk?) daļēji ir saistīta ar to, ka cikls savieno vairākus vielmaiņas ceļus: ciklā veidojas vielas ir citu molekulu prekursori, kas vairs nav saistītas ar elpošanu ( piemēram, aminoskābes), un visi citi savienojumi, no kuriem jāiznīcina, nonāk ciklā un tiek vai nu "sadedzināti" enerģijas iegūšanai vai pārstrādāti tajos, kuru trūkst.

Pirmais solis, ko tradicionāli uzskata saistībā ar Krebsa ciklu, ir piruvāta oksidatīvā dekarboksilēšana līdz acetilatlikumam (acetil-CoA). CoA, ja kāds nezina, ir koenzīms A, kura sastāvā ir tiola grupa, uz kuras tas var pārnēsāt acetila atlikumu.


Tauku sadalīšanās rezultātā rodas arī acetils, kas arī nonāk Krebsa ciklā. (Tās tiek sintezētas līdzīgi - no Acetil-CoA, kas izskaidro faktu, ka taukos gandrīz vienmēr ir tikai skābes ar pāra skaitu oglekļa atomu).

Acetil-CoA kondensējas ar oksaloacetātu, veidojot citrātu. Tas atbrīvo koenzīmu A un ūdens molekulu. Šis posms ir neatgriezenisks.

Citrāts tiek dehidrogenēts par cis-akonītu, otro trikarbonskābi ciklā.

Cis-akonīts piesaista atpakaļ ūdens molekulu, jau pārvēršoties izocitrskābē. Šis un iepriekšējie posmi ir atgriezeniski. (Fermenti katalizē gan tiešās, gan apgrieztās reakcijas - jūs zināt, vai ne?)

Izocitrskābe tiek dekarboksilēta (neatgriezeniski) un vienlaikus oksidēta, iegūstot ketoglutārskābi. Tajā pašā laikā NAD +, atveseļojoties, pārvēršas par NADH.

Nākamais solis ir oksidatīvā dekarboksilēšana. Bet šajā gadījumā veidojas nevis sukcināts, bet sukcinil-CoA, kas tiek hidrolizēts nākamajā posmā, novirzot atbrīvoto enerģiju ATP sintēzei.

Tādējādi tiek iegūta cita NADH molekula un FADH2 molekula (koenzīms, kas nav NAD, taču to var arī oksidēt un reducēt, saglabājot un atbrīvojot enerģiju).

Izrādās, ka oksaloacetāts darbojas kā katalizators – tas neuzkrājas un procesā netiek patērēts. Tā arī ir – oksaloacetāta koncentrācija mitohondrijās tiek uzturēta diezgan zema. Bet kā izvairīties no citu produktu uzkrāšanās, kā saskaņot visus astoņus cikla posmus?

Šim nolūkam, kā izrādījās, ir īpaši mehānismi - sava veida negatīvas atsauksmes. Tiklīdz noteikta produkta koncentrācija paaugstinās virs normas, tas bloķē par tā sintēzi atbildīgā fermenta darbību. Un atgriezeniskām reakcijām tas ir vēl vienkāršāk: kad tiek pārsniegta produkta koncentrācija, reakcija vienkārši sāk iet pretējā virzienā.

Un pāris nelielas piezīmes