Krebs-cykeln äger rum i y-celler. Krebs cykel, biologisk roll, grundläggande reaktioner. Enzymer från Krebs-cykeln. Skärningspunkt för sönderfall och syntes

Krebs cykel? Vad det är?

Om du inte är medveten är detta trikarboxylsyracykeln. Förstår du?

Om inte, så är detta ett nyckelsteg i andningen av alla celler som använder syre. Hans Krebs fick förresten Nobelpriset för upptäckten av denna cykel.

I allmänhet, som du förstår, är denna sak mycket viktig, särskilt för biokemister. De är intresserade av frågan Hur memorerar man Krebs-cykeln snabbt?»

Så här ser det ut:

I huvudsak beskriver Krebs-cykeln stegen i omvandlingen av citronsyra. De behöver komma ihåg.

1. Kondensering av acetyl-koenzym A med oxaloättiksyra leder till bildning av citronsyra.
2. Citronsyra omvandlas till isocitronsyra genom cisakonit.
3. Isocitrinsyra dehydreras för att bilda alfa-ketoglutarsyra och koldioxid.
4. Alfa-ketoglutarsyra dehydreras för att bilda succinyl-koenzym A och koldioxid.
5. Succinylkoenzym A omvandlas till bärnstenssyra.
6. Bärnstenssyra dehydreras för att bilda fumarsyra.
7. Fumarsyra återfuktar för att bilda äppelsyra.
8. Äppelsyra dehydreras för att bilda oxaloättiksyra. I detta fall är cykeln stängd. En ny molekyl av acetylkoenzym A går in i den första reaktionen i nästa cykel.

Egentligen förstod jag inte allt. Jag är mer intresserad av hur man kommer ihåg det.

Hur kommer man ihåg Krebs-cykeln? Vers!

Det finns en underbar vers som låter dig komma ihåg denna cykel. Författaren till denna vers är en före detta elev vid KSMU, hon komponerade den redan 1996.

GÄDDA på ACETIL CITRON slam,
Men nar CIS med MEN KOH Jag var rädd
Han är över honom ISOLIMONN handla om
ALFA-KETOGLUTAR ack.

SUCCINIL Xia COENSYME om,
BÄRNSTEN slam FUMAROV handla om,
YABLOCH jag fyllde på för vintern,
vände sig om GÄDDAåh igen.

Här krypteras substraten för reaktionerna i trikarboxylsyracykeln sekventiellt:

• ACTYL-koenzym A
• Citronsyra
• cisakoninsyra
• isocitronsyra
• ALFA-KETOGLUTARSYRA
• SUCCINIL-KOENSYM A
• Bärnstenssyra
• Fumarsyra
• Äppelsyra
• GÄDDA (oxaloättiksyra)

En annan vers för att komma ihåg trikarboxylsyracykeln:

Gädda åt acetat, det visar sig citrat,
Genom cisaconite blir det isocitrat.

Efter att ha gett upp väte ÖVER, förlorar den CO2,
Alfa-ketoglutarat är oerhört glad över detta.

Oxidation kommer - NAD har stulit väte,
TDP, koenzym A tar CO2.

Och energin dök knappt upp i succinyl,
Omedelbart föddes ATP och succinat fanns kvar.

Så han kom till FAD - han behöver väte,
Fumarat drack vatten och förvandlades till malat.

Sedan kom OVER till malat, förvärvade väte,
GÄDDEN dök upp igen och gömde sig tyst.

Versen är bra. Naturligtvis måste du fortfarande komma ihåg det, då kommer frågan: "Hur man kommer ihåg Krebs-cykeln" inte att reta eleverna.

Hur kommer man ihåg Krebs-cykeln? Berättelse!

Dessutom föreslår jag följande sak - att omvandla vart och ett av dessa stadier (syra) till bilder och bilder:

GÄDDA- oxaloättiksyra
AC tech slåss med ETI- acetyl-koenzym A
CITRON- citronsyra
CIS vänd med KOH yami - cisaconite
Ritad på duk ( ISO) CITRON- isocitronsyra
ALF håller GLU lateral KNACKA y - alfa-ketoglutarsyra
på SUK du sitter och sågar den CINI j - succinyl-koenzym A
BÄRNSTEN- bärnstenssyra
i USCH razhke IDA la - fumarsyra
ÄPPLE- Äppelsyra

Alf Aztec
Bärnsten Yeti

Nu måste du koppla dem i serie med varandra. Och då kommer Krebs-cykeln att komma ihåg enligt följande.

Nära den breda floden började PIKE hoppa upp ur vattnet och attackera Azteca och ETI, som kämpade mot varandra från botten. Efter att ha duschat dem med CITRONER, satte sig aztekerna och barnen på en tank med hästar och började snabbt ta sig ur denna plats. De märkte inte hur de kraschade in i porten, som var avbildad (ISO) CITRON. Från insidan öppnades porten för dem av ALF, höll i ett glas DEEP TARA. Vid den här tiden började CYNIKEN som satt på tiken kasta AMBER stenar på dem. Våra hjältar gömde sig bakom kepsar med MARLE och gömde sig bakom enorma ÄPPLEN. Men det visar sig att GÄDDA visade sig vara listiga och väntade på dem för äpplen.

Puh, har äntligen skrivit klart den här historien. Faktum är att det går väldigt snabbt att komma på en sådan historia i huvudet. Bokstavligen 1-2 minuter. Men att ange det i text, och till och med så att andra förstår det, är helt annorlunda.

Att memorera Krebs-cykeln med en akronym

En hel ananas och en skiva sufflé idag är faktiskt min lunch, vilket motsvarar citrat, cis-akonitat, isocitrat, (alfa-)ketoglutarat, succinyl-CoA, succinat, fumarat, malat, oxaloacetat.

Jag hoppas att du nu förstår hur du kan minnas Krebs-cykeln.

Acetyl-SCoA som bildas i PVC-dehydrogenasreaktionen inträder sedan trikarboxylsyracykeln(CTC, citronsyracykel, Krebs-cykel). Förutom pyruvat är ketosyror involverade i cykeln, som kommer från katabolismen av aminosyror eller andra ämnen.

Trikarboxylsyracykel

Cykeln kör in mitokondriell matris och representerar oxidation molekyler acetyl-SCoA i åtta på varandra följande reaktioner.

I den första reaktionen binder de acetyl och oxaloacetat(oxaloättiksyra) bildas citrat(citronsyra), sedan isomeriserar citronsyra till isocitratera och två dehydreringsreaktioner med åtföljande frisättning av CO 2 och reduktion av NAD.

I den femte reaktionen bildas GTP, detta är reaktionen substratfosforylering. Därefter sker FAD-beroende dehydrering sekventiellt succinat(bärnstenssyra), hydrering fumarsyra sura upp malat(äppelsyra), sedan bildas NAD-beroende dehydrering oxaloacetat.

Som ett resultat, efter åtta reaktioner av cykeln på nytt oxaloacetat bildas .

De tre sista reaktionerna utgör den sk biokemiskt motiv(FAD-beroende dehydrering, hydratisering och NAD-beroende dehydrering, den används för att introducera en ketogrupp i succinatstrukturen. Detta motiv finns även i fettsyra-β-oxidationsreaktioner. I omvänd ordning (reduktion, de hydrering och återhämtning) detta motiv observeras i fettsyrasyntesreaktioner.

DTC-funktioner

1. Energi

• generation väteatomer för driften av andningskedjan, nämligen tre NADH-molekyler och en FADH2-molekyl,
• enstaka molekylsyntes GTP(motsvarande ATP).

2. Anabola. I CTC bildas

• hem föregångare succinyl-SCoA,
• ketosyror som kan omvandlas till aminosyror - α-ketoglutarat för glutaminsyra, oxaloacetat för asparagin,
• citronsyra, används för syntes av fettsyror,
• oxaloacetat, används för glukossyntes.

Anabola reaktioner av TCA

Reglering av trikarboxylsyracykeln

Allosterisk reglering

Enzymer som katalyserar den 1:a, 3:e och 4:e reaktionen av TCA är känsliga för allosterisk reglering metaboliter:

Reglering av oxaloacetattillgänglighet

chef och huvud regulatorn för TCA är oxaloacetat, eller snarare dess tillgänglighet. Närvaron av oxaloacetat involverar acetyl-SCoA i TCA-cykeln och startar processen.

Vanligtvis har cellen balans mellan bildningen av acetyl-SCoA (från glukos, fettsyror eller aminosyror) och mängden oxaloacetat. Källan till oxaloacetat är

1)Pyruvsyra bildad av glukos eller alanin,

Syntes av oxaloacetat från pyruvat

Reglering av enzymaktivitet pyruvatkarboxylas genomförs med deltagande acetyl-SCoA. Den är allosterisk aktivator enzym, och utan det är pyruvatkarboxylas praktiskt taget inaktivt. När acetyl-SCoA ackumuleras börjar enzymet verka och oxaloacetat bildas, men naturligtvis bara i närvaro av pyruvat.

2) Att ta sig från asparaginsyra som ett resultat av transaminering eller från AMP-IMF-cykeln,

3) Kvitto från fruktsyror själva cykeln (bärnsten, α-ketoglutarsyra, äppelsyra, citronsyra) som bildas under katabolismen av aminosyror eller i andra processer. Majoritet aminosyror under sin katabolism kan de omvandlas till metaboliter av TCA, som sedan går till oxaloacetat, som också upprätthåller aktiviteten i cykeln.

Påfyllning av poolen av TCA-metaboliter från aminosyror

Cykelpåfyllningsreaktioner med nya metaboliter (oxaloacetat, citrat, α-ketoglutarat, etc.) kallas anaplerotisk.

Oxaloacetats roll i metabolismen

Ett exempel på en betydande roll oxaloacetat tjänar till att aktivera syntesen av ketonkroppar och ketoacidos blodplasma kl otillräcklig mängden oxaloacetat i levern. Detta tillstånd observeras under dekompensation av insulinberoende diabetes mellitus (typ 1-diabetes) och under svält. Med dessa störningar aktiveras processen för glukoneogenes i levern, d.v.s. bildningen av glukos från oxaloacetat och andra metaboliter, vilket medför en minskning av mängden oxaloacetat. Samtidig aktivering av fettsyraoxidation och ackumulering av acetyl-SCoA utlöser en reservväg för utnyttjande av acetylgruppen - syntes av ketonkroppar. I detta fall utvecklar kroppen försurning av blodet ( ketoacidos) med en karakteristisk klinisk bild: svaghet, huvudvärk, dåsighet, minskad muskeltonus, kroppstemperatur och blodtryck.

Förändring i hastigheten för TCA-reaktioner och orsakerna till ackumulering av ketonkroppar under vissa förhållanden

Den beskrivna regleringsmetoden med deltagande av oxaloacetat är en illustration av den vackra formuleringen " Fett förbränns i lågan av kolhydrater". Det innebär att den "brinnande lågan" av glukos leder till uppkomsten av pyruvat, och pyruvat omvandlas inte bara till acetyl-SCoA, utan också till oxaloacetat. Närvaron av oxaloacetat garanterar införandet av en acetylgrupp bildad av fettsyror i form av acetyl-SCoA, i den första reaktionen av TCA.

Vid en storskalig "förbränning" av fettsyror, som observeras i musklerna under fysiskt arbete och i levern fasta, kommer inträdeshastigheten för acetyl-SCoA i TCA-reaktionen direkt att bero på mängden oxaloacetat (eller oxiderad glukos).

Om mängden oxaloacetat i hepatocyt inte tillräckligt (ingen glukos eller den oxideras inte till pyruvat), då kommer acetylgruppen att gå till syntesen av ketonkroppar. Detta händer när långvarig fasta och diabetes typ 1.

Ämnesomsättning

Metabolism är det energiutbyte som sker i vår kropp. Vi andas in syre och andas ut koldioxid. Endast en levande varelse kan ta något från miljön och lämna tillbaka det i en annan form.

Låt oss säga att vi bestämde oss för att äta frukost och åt kycklingbröd. Bröd är kolhydrater, kyckling är proteiner.
Under denna tid kommer smälta kolhydrater att bryta ner till monosackarider och proteiner till aminosyror.
Detta är det inledande skedet - katabolism. I detta skede, enligt deras struktur, bryts komplexa upp till enklare.

Också, som ett exempel, förnyelsen av hudens yta. De förändras hela tiden. När det översta lagret av huden dör tar makrofager bort döda celler och ny vävnad dyker upp. Det skapas genom att samla protein från organiska föreningar. Det sker i ribosomerna. Uppsättningen av åtgärder för uppkomsten av en komplex sammansättning (protein) från en enkel (aminosyror) kallas anabolism.

Anabolism:

• tillväxt,
• öka,
• förlängning.

Katabolism:

• splittring,
• division,
• minskning.

Namnet kan komma ihåg genom att se filmen "Anabolics". Där pratar vi om idrottare som använder anabola läkemedel för att växa och öka muskelmassan.

Vad är Krebs-cykeln?

På 30-talet av 1900-talet studerade vetenskapsmannen Hans Krebs urea. Sedan flyttar han till England och kommer fram till att vissa enzymer katalyseras i vår kropp. För detta tilldelades han Nobelpriset.

Vi får energi från glukos som finns i röda blodkroppar. Verkan att omvandla dextros till energi assisteras av mitokondrier. Slutprodukten omvandlas sedan till adenosintrifosfat eller ATP. Det är ATP som är kroppens huvudvärde. Det resulterande ämnet mättar organen i vår kropp med energi. Glukos i sig kan inte omvandlas till ATP, detta kräver komplexa mekanismer. Denna övergång kallas Krebs-cykeln.

Krebs cykelär konstanta kemiska omvandlingar som sker inuti varje levande varelse. Så kallas det, eftersom proceduren upprepas utan uppehåll. Som ett resultat av detta fenomen förvärvar vi adenosintrifosforsyra, som anses vara avgörande för oss.

Ett viktigt tillstånd är cellens andning. Under passagen av alla stadier måste syre finnas. I detta skede sker också skapandet av nya aminosyror och kolhydrater. Dessa element spelar rollen som byggare av kroppen, man kan säga att detta fenomen utför en annan betydande roll - byggnad. För effektiviteten av dessa funktioner behövs också andra mikro- och makroelement och vitaminer. Med brist på minst ett element störs organens arbete.

Stadier av Krebs-cykeln

Här delas en molekyl glukos i två delar pyrodruvsyra. Det är en viktig länk i den metaboliska processen och leverns arbete beror på det. Det finns i många frukter och bär. Det används ofta för kosmetiska ändamål. Som ett resultat kan även mjölksyra uppträda. Det finns i cellerna i blodet, hjärnan, musklerna. Då får vi koenzym A. Dess funktion är att transportera kol till olika delar av kroppen. När vi tillsätter oxalat får vi citrat. Koenzym A sönderfaller helt, vi får även en vattenmolekyl.

I den andra separeras vatten från citrat. Som ett resultat uppstår en acatinförening, det hjälper till att få isocitrat. Så, till exempel, kan vi ta reda på kvaliteten på frukt och juice, nektar. NADH bildas - det är nödvändigt för oxidativa processer och metabolism.
Det finns en process av anslutning med vatten, och energin av adenosintrifosfat frigörs. Att få oxalocetat. Funktioner i mitokondrier.

Vad gör att energiomsättningen saktar ner?

Vår kropp har förmågan att anpassa sig till mat, vätskor och hur mycket vi rör oss. Dessa saker påverkar i hög grad ämnesomsättningen.
Även i dessa avlägsna tider överlevde mänskligheten under svåra väderförhållanden med sjukdomar, hunger och missväxt. Nu har medicinen gått framåt, så i utvecklade länder började människor leva längre och tjäna bättre pengar utan att lägga all sin kraft. Nuförtiden är det mer benägna att människor konsumerar mjöl, sötsaker och rör sig lite. Detta sätt att leva leder till en avmattning i elementens arbete.

För att undvika detta är det först och främst nödvändigt att inkludera citrusfrukter i kosten. De innehåller ett komplex av vitaminer och andra viktiga ämnen. En viktig roll spelas av citronsyra som finns i dess sammansättning. Det spelar en roll i den kemiska interaktionen mellan alla enzymer och är uppkallad efter Krebs-cykeln.

Att ta citrusfrukter hjälper till att lösa problemet med energiinteraktion, även om du följer en hälsosam livsstil. Du kan inte ofta äta apelsiner, mandariner, eftersom de kan irritera väggarna i magen. Lite av allt.

Trikarboxylsyracykel (Krebs cykel)

Trikarboxylsyracykel upptäcktes först av den engelske biokemisten G. Krebs. Han var den förste att postulera betydelsen av denna cykel för fullständig förbränning av pyruvat, vars huvudkälla är den glykolytiska omvandlingen kolhydrater. Senare visades det att cykeln av trikarboxylsyra syrorär centrum där nästan alla metaboliska vägar konvergerar. Således, Krebs cykel- gemensam slutväg oxidation acetyl grupper (i form av acetyl-CoA), till vilka det omvandlas i processen katabolism det mesta av det ekologiska molekyler, spelar rollen som "cellulär bränsle»: kolhydrater, fettsyror och aminosyror.

Bildas som ett resultat av oxidativ dekarboxylering pyruvat i mitokondrier acetyl-CoA kommer in Krebs cykel. Denna cykel äger rum i matrisen mitokondrier och består av åtta successiva reaktioner(Fig. 10.9). Cykeln börjar med tillsats av acetyl-CoA till oxaloacetat och bildningen citronsyra (citrat). Sedan citronsyra(sex-kolförening) genom en serie dehydrering(tar ifrån väte) och två dekarboxyleringar(klyvning av CO 2) förlorar två kol atom och in igen Krebs cykel förvandlas till oxaloacetat (fyrakolförening), d.v.s. som ett resultat av ett helt varv av cykel ett molekyl acetyl-CoA brinner till CO 2 och H 2 O, och molekyl oxaloacetat regenereras. Tänk på alla åtta successiva reaktioner(etapper) Krebs cykel.

Ris. 10.9.Trikarboxylsyracykel (Krebs cykel).

Först reaktion katalyserad enzym cit-råtta-syntas, medan acetyl acetyl-CoA-gruppen kondenserar med oxaloacetat, vilket resulterar i bildandet av citronsyra:

Tydligen i detta reaktioner associerad med enzym citril-CoA. Sedan hydrolyserar den senare spontant och irreversibelt för att bildas citrat och HS-KoA.

Som ett resultat av den andra reaktioner bildas citronsyra genomgår uttorkning med bildning av cis-akonit syror, som genom att lägga till molekyl vatten, går in i isocitronsyra(isocitrat). Katalyserar dessa reversibla reaktioner hydrering-dehydrering enzym akonitathydratas (akonitas). Som ett resultat finns det en ömsesidig rörelse av H och OH in molekyl citrat:

Tredje reaktion verkar begränsa hastigheten Krebs cykel. isocitronsyra dehydreras i närvaro av NAD-beroende iso-citratdehydrogenas.

Under isocitrat dehydrogenas reaktioner isocitronsyra samtidigt dekarboxyleras. NAD-beroende isocitratdehydrogenas är allosteriskt enzym, vilket som en specifik aktivator behövs ADP. Förutom, enzym att uttrycka din aktivitet behöver joner Mg2+ eller Mn2+.

Under den fjärde reaktioner oxidativ dekarboxylering av a-ketoglutarsyra syror med bildning av en högenergiförening succinyl-CoA. Mekanismen för detta reaktioner liknande det reaktioner oxidativ dekarboxylering pyruvat till acetyl-CoA, α-kliknar pyruvatdehydrogenaskomplexet i sin struktur. I både det ena och det andra fallet, reaktioner ta del 5 koenzymer: TPP, amid liponsyra HS-KoA, FAD och NAD+.

Femte reaktion katalyserad enzym succinyl-CoA-syntetas. Under detta reaktioner succinyl-CoA med deltagande av GTP och oorganiskt fosfat förvandlas till bärnstenssyra (succinat). Samtidigt uppstår bildningen av en högenergifosfatbindning av GTP på grund av högenergi tioeterbindningen av succinyl-CoA:

Som ett resultat, den sjätte reaktioner succinat uttorkad till fumarsyra. Oxidation succinat katalyserad succinatdehydrogenas, i molekyl som sedan protein fast (kovalent) bunden koenzym FLUGA. I sin tur succinatdehydrogenas starkt förknippad med den inre mitokondrie membran:

sjunde reaktion utförs under påverkan enzym fumarathydratas ( fumaraser). Bildades samtidigt fumarsyra hydrerad, produkt reaktionerär en Äppelsyra(malat). Det bör noteras att fumarathydratas har stereospecificitet(se kapitel 4) – under reaktioner L-äpple bildas syra:

Slutligen, under åttondelen reaktioner trikarboxylsyracykeln under påverkan av mitokondriell NAD-beroende malatdehydrogenas pågår oxidation L-malat till oxaloacetat:

Som kan ses, i en tur av cykeln, bestående av åtta enzymatiska reaktioner, komplett oxidation("förbränning") av en molekyler acetyl-CoA. För kontinuerlig drift av cykeln är en konstant tillförsel av acetyl-CoA till systemet nödvändig, och koenzymer(NAD + och FAD), som har övergått i reducerat tillstånd, måste oxideras om och om igen. Detta är oxidation utförs i bärarsystemet elektroner i andningskedja(i andningskedja enzymer) lokaliserad i membran mitokondrier. Den resulterande FADH 2 är starkt associerad med SDH, så den sänder atomer väte via KoQ. släpptes som ett resultat oxidation acetyl-CoA-energin är till stor del koncentrerad i makroerga fosfatbindningar ATP. Från 4 ånga atomer väte 3 paröverföra NADH till transportsystemet elektroner; samtidigt som man räknar med var och en par i systemet av biologiska oxidation bildad 3 molekyler ATP(under konjugerad ), och totalt alltså 9 molekyler ATP(se kapitel 9). Ett par atomer från succinatdehydrogenas-FADH 2 kommer in i transportsystemet elektroner genom KoQ, vilket resulterar i endast 2 molekyler ATP. Under Krebs cykel en syntetiseras också molekyl GTP (substrat fosforylering), vilket motsvarar en molekyl ATP. Så kl oxidation ett molekyler acetyl-CoA in Krebs cykel och system oxidativ fosforylering kan bilda 12 molekyler ATP.

Om vi ​​beräknar den totala energieffekten av glykolytisk klyvning glukos och efterföljande oxidation två dyker upp molekyler pyruvat till CO 2 och H 2 O, då blir det mycket större.

Som nämnts, en molekyl NADH (3 molekyler ATP) bildas under oxidativ dekarboxylering pyruvat till acetyl-CoA. När man delar en molekyler glukos bildad 2 molekyler pyruvat, och oxidation upp till 2 molekyler acetyl-CoA och efterföljande 2 varv trikarboxylsyracykeln syntetiserade 30 molekyler ATP(därav, oxidation molekyler pyruvat till CO 2 och H 2 O ger 15 molekyler ATP). Till detta nummer ska läggas 2 molekyler ATP bildas under aerobic glykolys, och 6 molekyler ATP, syntetiserad av oxidation 2 molekyler extramitokondriell NADH, som bildas under oxidation 2 molekyler glyceraldehyd-3-fosfat i dehydrogenas reaktioner glykolys. Därför när man delar upp sig i vävnader ett molekyler glukos enligt ekvationen C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, syntetiseras 38 molekyler ATP. Utan tvekan, när det gäller energi, den fullständiga splittringen glukosär en mer effektiv process än anaerob glykolys.

Det bör noteras att den 2 molekyler NADH i framtiden med oxidation kan inte ge 6 molekyler ATP, men bara 4. Faktum är att de själva molekyler extramitokondriella NADH kan inte tränga igenom membran inuti mitokondrier. Däremot ger de elektroner kan inkluderas i den mitokondriella kedjan av biologiska oxidation med hjälp av den så kallade glycerolfosfatskyttelmekanismen (Fig. 10.10). Cytoplasmatisk NADH reagerar först med cytoplasmatisk dihydroxiacetonfosfat för att bilda glycerol-3-fosfat. Reaktion katalys

Ris. 10.10. Glycerolfosfat-skyttelmekanism. Förklaring i texten.

kontrolleras av NAD-beroende cytoplasmatiskt glycerol-3-fosfatdehydrogenas:

Dihydroxiacetonfosfat + NADH + H+<=>Glycerol-3-fosfat + NAD +.

Det resulterande glycerol-3-fosfatet penetrerar lätt genom mitokondrierna membran. Inuti mitokondrier ett annat (mitokondriellt) glycerol-3-fosfatdehydrogenas (flavin enzym) oxiderar glycerol-3-fosfat igen till dihydroxiacetonfosfat:

Glycerol-3-fosfat + FAD<=>Dihydroxiacetonfosfat + FADH 2.

återställd flavoprotein(enzym-FADH 2) införs på nivån av KoQ förvärvad av honom elektroner in i kedjan av biologiska oxidation och förknippas med det oxidativ fosforylering, och dihydroxiacetonfosfat kommer ut ur mitokondrier i cytoplasma och kan återigen interagera med cytoplasmatisk NADH + H+. Således, par elektroner(från en molekyler cytoplasmatisk NADH + H+), införd i andningskedja använder en glycerolfosfat-skyttelmekanism, ger inte 3, utan 2 ATP.

Ris. 10.11. Malat-aspartat-skyttelsystem för överföring av reducerande ekvivalenter från cytosolisk NADH till mitokondriella matrisen. Förklaring i texten.

Därefter visades det att denna skyttelmekanism endast används i skelettmuskler och hjärnan för att överföra reducerade ekvivalenter från cytosoliskt NADH + H + till mitokondrier.

PÅ celler lever, njurar och hjärta, fungerar ett mer komplext malate-som-partat skyttelsystem. Driften av en sådan skyttelmekanism blir möjlig på grund av närvaron malatdehydrogenas och aspartataminotransferaser både i cytosolen och i mitokondrier.

Det visade sig att från cytosoliskt NADH + H + reducerade ekvivalenter, först med deltagande enzym malatdehydrogenas(Fig. 10.11) överförs till cytosoliskt oxaloacetat. Som ett resultat bildas malat, som med hjälp av ett system som transporterar dikarboxylsyror, passerar genom det inre membran mitokondrier in i matrisen. Här oxideras malat till oxaloacetat och matris NAD + reduceras till NADH + H + , som nu kan överföra sin elektroner i andningskedja enzymer, lokaliserad på insidan membran mitokondrier. I sin tur, det resulterande oxaloacetatet i närvaro av glutamat och enzym ASAT går in reaktion transaminering. Det resulterande aspartatet och α-ketoglutaratet kan, med hjälp av speciella transportsystem, passera genom membran mitokondrier.

Transport i cytosolen regenererar oxaloacetatet, vilket utlöser nästa cykel. I allmänhet inkluderar processen lätt reversibel reaktioner, sker utan energiförbrukning, är dess "drivkraft" en konstant återhämtning NAD+ i cytosolen av glyceraldehyd-3-fosfat, som bildas under katabolism glukos.

Så, om malate-aspartat-mekanismen fungerar, då som ett resultat av den fullständiga oxidation ett molekyler glukos kan bilda inte 36 utan 38 molekyler ATP(Tabell 10.1).

I tabell. 10.1 ges reaktioner, där bildningen av högenergifosfatbindningar sker under katabolism glukos, vilket indikerar effektiviteten av processen under aeroba och anaeroba förhållanden

Ryska federationens utbildningsministerium

Samara State Technical University

Institutionen för organisk kemi

Sammanfattning om ämnet:

"CYKELN AV TRIKABOXISKA SYROR (KREBS CYKEL)"

Slutförd av student: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Kontrollerade.

Trikarboxylsyracykeln är också känd som Krebs-cykeln, eftersom förekomsten av en sådan cykel föreslogs av Hans Krebs 1937.
För detta, 16 år senare, tilldelades han Nobelpriset i fysiologi eller medicin. Så upptäckten är mycket betydelsefull. Vad är meningen med denna cykel och varför är den så viktig?

Vad man än kan säga, måste du fortfarande börja ganska långt. Om du åtog dig att läsa den här artikeln, så vet du åtminstone genom hörsägen att den huvudsakliga energikällan för celler är glukos. Det är ständigt närvarande i blodet i en nästan oförändrad koncentration - för detta finns det speciella mekanismer som lagrar eller frigör glukos.

Inuti varje cell finns mitokondrier - separata organeller ("organ" i cellen) som bearbetar glukos för att erhålla en intracellulär energikälla - ATP. ATP (adenosintrifosforsyra) är mångsidig och mycket bekväm att använda som energikälla: den är direkt integrerad i proteiner och förser dem med energi. Det enklaste exemplet är proteinet myosin, tack vare vilket muskler kan dra ihop sig.

Glukos kan inte omvandlas till ATP, trots att det innehåller en stor mängd energi. Hur kan man utvinna denna energi och rikta den i rätt riktning utan att tillgripa barbariska (med cellulära standarder) metoder som att bränna? Det är nödvändigt att använda lösningar, eftersom enzymer (proteinkatalysatorer) tillåter vissa reaktioner att fortskrida mycket snabbare och mer effektivt.

Det första steget är omvandlingen av en glukosmolekyl till två molekyler av pyruvat (pyrodruvsyra) eller laktat (mjölksyra). I detta fall frigörs en liten del (cirka 5%) av energin som lagras i glukosmolekylen. Laktat produceras genom anaerob oxidation - det vill säga i frånvaro av syre. Det finns också ett sätt att omvandla glukos under anaeroba förhållanden till två molekyler av etanol och koldioxid. Detta kallas jäsning, och vi kommer inte att överväga denna metod.


...Precis som vi inte i detalj kommer att överväga mekanismen för själva glykolysen, det vill säga nedbrytningen av glukos till pyruvat. För, för att citera Leinger, "Omvandlingen av glukos till pyruvat katalyseras av tio enzymer som verkar i sekvens." De som önskar kan öppna en lärobok i biokemi och bekanta sig i detalj med alla steg i processen - den har studerats mycket väl.

Det verkar som att vägen från pyruvat till koldioxid borde vara ganska enkel. Men det visade sig att det genomförs genom en niostegsprocess, som kallas trikarboxylsyracykeln. Denna uppenbara motsägelse med principen om ekonomi (kan det inte vara enklare?) beror delvis på att cykeln kopplar samman flera metabola vägar: de ämnen som bildas i cykeln är föregångare till andra molekyler som inte längre är relaterade till andning ( till exempel aminosyror), och alla andra föreningar som ska kasseras hamnar i kretsloppet och antingen "bränns" för energi eller återvinns till sådana som det saknas.

Det första steget som traditionellt betraktas i förhållande till Krebs-cykeln är den oxidativa dekarboxyleringen av pyruvat till en acetylrest (Acetyl-CoA). CoA, om någon inte vet, är koenzym A, som har en tiolgrupp i sin sammansättning, på vilken den kan bära en acetylrest.


Nedbrytningen av fetter leder också till acetyler, som också kommer in i Krebs-cykeln. (De syntetiseras på liknande sätt - från Acetyl-CoA, vilket förklarar det faktum att endast syror med ett jämnt antal kolatomer nästan alltid finns i fetter).

Acetyl-CoA kondenserar med oxaloacetat för att ge citrat. Detta frigör coenzym A och en vattenmolekyl. Detta stadium är oåterkalleligt.

Citrat dehydreras till cis-akonitat, den andra trikarboxylsyran i cykeln.

Cis-akonitat fäster tillbaka en vattenmolekyl och omvandlas redan till isocitrinsyra. Detta och föregående steg är reversibla. (Enzymer katalyserar både framåt- och bakåtreaktioner - du vet, eller hur?)

Isocitrinsyra dekarboxyleras (irreversibelt) och oxideras samtidigt för att ge ketoglutarsyra. Samtidigt förvandlas NAD +, som återhämtar sig, till NADH.

Nästa steg är oxidativ dekarboxylering. Men i det här fallet bildas inte succinat, utan succinyl-CoA, som hydrolyseras i nästa steg, vilket leder den frigjorda energin till ATP-syntes.

Detta producerar ytterligare en NADH-molekyl och en FADH2-molekyl (ett annat koenzym än NAD, som dock också kan oxideras och reduceras, lagra och frigöra energi).

Det visar sig att oxaloacetat fungerar som en katalysator - det ackumuleras inte och förbrukas inte i processen. Så är det - koncentrationen av oxaloacetat i mitokondrierna hålls ganska låg. Men hur undviker man ansamling av andra produkter, hur koordinerar man alla åtta steg i cykeln?

För detta, som det visade sig, finns det speciella mekanismer - en sorts negativ feedback. Så snart koncentrationen av en viss produkt stiger över normen, blockerar detta arbetet hos enzymet som ansvarar för dess syntes. Och för reversibla reaktioner är det ännu enklare: när koncentrationen av produkten överskrids börjar reaktionen helt enkelt gå i motsatt riktning.

Och ett par mindre anmärkningar