Krebs sikli y hujayralarda sodir bo'ladi. Krebs sikli, biologik roli, asosiy reaksiyalari. Krebs siklining fermentlari. Emirilish va sintezning kesishish nuqtasi

Krebs tsikli? Bu nima?

Agar siz bilmagan bo'lsangiz, bu trikarboksilik kislotaning aylanishi. Tushundingizmi?

Agar yo'q bo'lsa, unda bu kisloroddan foydalanadigan barcha hujayralarning nafas olishidagi asosiy qadamdir. Aytgancha, Hans Krebs ushbu tsiklni kashf etgani uchun Nobel mukofotini oldi.

Umuman olganda, siz tushunganingizdek, bu narsa juda muhim, ayniqsa biokimyogarlar uchun. Ularni savol qiziqtiradi Krebs siklini qanday tezda yodlash mumkin?»

Bu qanday ko'rinishga ega:

Aslini olganda, Krebs tsikli limon kislotasini aylantirish bosqichlarini tavsiflaydi. Ularni eslab qolish kerak.

1. Atsetil-koenzim A ning oksalosirka kislotasi bilan kondensatsiyasi limon kislotasining hosil bo'lishiga olib keladi.
2. Limon kislotasi sisakonit orqali izotsitrik kislotaga aylanadi.
3. Izositrik kislota dehidrogenlashtirilib, alfa-ketoglutar kislota va karbonat angidrid hosil qiladi.
4. Alfa-ketoglutar kislota suksinil-koenzim A va karbonat angidrid hosil qilish uchun suvsizlanadi.
5. Suksinil koenzim A süksin kislotasiga aylanadi.
6. Suksin kislotasi suvsizlanib, fumarik kislota hosil qiladi.
7. Fumar kislotasi hidratlanib, molik kislota hosil qiladi.
8. Molik kislota suvsizlanib, oksaloasetik kislota hosil qiladi. Bunday holda, tsikl yopiladi. Atsetil koenzim A ning yangi molekulasi keyingi tsiklning birinchi reaktsiyasiga kiradi.

Aslida men hammasini tushunmadim. Uni qanday eslab qolish meni ko'proq qiziqtiradi.

Krebs tsiklini qanday eslash kerak? Oyat!

Ushbu tsiklni eslab qolishga imkon beruvchi ajoyib oyat bor. Ushbu she'r muallifi KDMUning sobiq talabasi bo'lib, uni 1996 yilda yozgan.

PIKE da ASETIL LIMONI loy,
Lekin nar MDH bilan LEKIN KOH Men qo'rqdim
Uning ustidan ISOLIMONN haqida
ALPHA-KETOGLUTAR afsuski.

SUCCINIL Xia KOENZIM oh,
KEHRAB loy FUMAROV haqida,
YABLOCH ek qish uchun zaxiralangan,
o'girildi PIKE oh yana.

Bu erda trikarboksilik kislota tsiklining reaktsiyalarining substratlari ketma-ket shifrlangan:

• ACETYL-koenzim A
• Limon kislotasi
• sisakonit kislotasi
• izotsitrik kislota
• Alfa-ketoglutar kislota
• SUCCINIL-KOENZİM A
• Süksin kislotasi
• Fumar kislotasi
• Olma kislotasi
• PIKE (oksaloasetik kislota)

Trikarboksilik kislota aylanishini eslash uchun yana bir oyat:

Payk asetat yedi, sitrat chiqdi,
Sisakonit orqali u izotsitrat bo'ladi.

Vodoroddan voz kechib, CO2 ni yo'qotadi,
Alfa-ketoglutarat bundan juda xursand.

Oksidlanish keladi - NAD vodorodni o'g'irladi,
TDP, koenzim A CO2 oladi.

Va energiya suksinilda zo'rg'a paydo bo'ldi,
Darhol ATP tug'ildi va suksinat qoldi.

Shunday qilib, u FADga bordi - unga vodorod kerak,
Fumarat suv ichdi va malatga aylandi.

Keyin OVER malatega keldi, vodorodga ega bo'ldi,
PIKE yana paydo bo'ldi va jimgina yashirindi.

Oyat yaxshi. Albatta, siz hali ham buni eslab qolishingiz kerak, keyin: "Krebs tsiklini qanday eslab qolish kerak" degan savol talabalarni hayajonlantirmaydi.

Krebs tsiklini qanday eslash kerak? Hikoya!

Bundan tashqari, men quyidagilarni taklif qilaman - ushbu bosqichlarning har birini (kislota) tasvir va rasmlarga aylantirish:

PIKE- oksaloasetik kislota
AC texnologiya bilan kurashadi ETI- atsetil-koenzim A
LIMON- limon kislotasi
MDH bilan aylantiring KOH yami - sisakonit
Tuvalga chizilgan ( ISO) LIMON- izotsitrik kislota
ALF saqlaydi GLU lateral TAP y - alfa-ketoglutar kislotasi
ustida SUK Siz o'tirasiz va uni arralaysiz CINI j - suksinil-koenzim A
KEHRAB- süksin kislotasi
ichida UGH razhke IDA la - fumar kislotasi
OLMA- Olma kislotasi

Alf Aztek
Amber Yeti

Endi siz ularni bir-biri bilan ketma-ket ulashingiz kerak. Va keyin Krebs tsikli quyidagicha esda qoladi.

Keng daryo yaqinida PIKE suvdan sakrab chiqa boshladi va pastdan bir-biri bilan kurashgan Aztek va ETIga hujum qila boshladi. Ularga LIMONS yog'dirib, Aztek va bolalar otlar bilan tankga o'tirishdi va tezda bu joydan chiqib ketishni boshladilar. Ular (ISO) LİMON tasvirlangan darvozaga qanday urilganini sezmay qolishdi. Ichkaridan, darvoza ularga ALF tomonidan ochildi, qo'lida DEEP TARA shishasi bor edi. Bu vaqtda Kaltakda o'tirgan CYNIC ularga KABRAS toshlarini otishni boshladi. MARLE bilan qalpoq ortiga yashiringan bizning qahramonlarimiz ulkan OLMA ortiga yashiringan. Ammo ma'lum bo'lishicha, PIKE ayyor bo'lib chiqdi va ularni olma uchun kutishgan.

Voy, nihoyat bu hikoyani yozishni tugatdim. Gap shundaki, sizning boshingizda bunday hikoyani o'ylab topish juda tez. To'liq ma'noda 1-2 daqiqa. Ammo buni matnda bayon qilish va hatto boshqalar buni tushunishi uchun butunlay boshqacha.

Krebs siklini qisqartma bilan yodlash

To'liq ananas va bir bo'lak sufle bugun mening tushligim, bu sitrat, sis-akonitat, izotsitrat, (alfa-)ketoglutarat, suksinil-KoA, suksinat, fumarat, malat, oksaloatsetatga mos keladi.

Umid qilamanki, endi siz Krebs tsiklini qanday eslab qolishingiz mumkinligini tushunasiz.

Keyin PVX-dehidrogenaza reaktsiyasida hosil bo'lgan atsetil-SCoA kiradi trikarboksilik kislota aylanishi(CTC, limon kislotasi aylanishi, Krebs tsikli). Piruvatdan tashqari, keto kislotalar aminokislotalar yoki boshqa moddalarning katabolizmidan kelib chiqadigan tsiklda ishtirok etadilar.

Trikarboksilik kislota aylanishi

Tsikl ichkariga kiradi mitoxondriyal matritsa va ifodalaydi oksidlanish molekulalar asetil-SCoA ketma-ket sakkizta reaktsiyada.

Birinchi reaktsiyada ular bog'lanadi asetil va oksaloatsetat(oksaloasetik kislota) hosil qiladi sitrat(limon kislotasi), keyin limon kislotasi ga izomerlanadi izotsitrat va CO 2 ning bir vaqtning o'zida chiqarilishi va NAD ning kamayishi bilan ikkita dehidrogenatsiya reaktsiyasi.

Beshinchi reaktsiyada GTP hosil bo'ladi, bu reaktsiya substratning fosforlanishi. Keyinchalik, FADga bog'liq dehidrogenatsiya ketma-ket sodir bo'ladi suksinatsiya qilish(süksin kislotasi), hidratsiya fumarik kislota ko'tariladi malat(molik kislota), keyin NADga bog'liq dehidrogenatsiya hosil bo'ladi oksaloatsetat.

Natijada, tsiklning sakkizta reaktsiyasidan keyin yana oksaloatsetat hosil bo'ladi .

Oxirgi uchta reaktsiya deb atalmishni tashkil qiladi biokimyoviy motiv(FADga bog'liq dehidrogenatsiya, hidratsiya va NADga bog'liq dehidrogenatsiya, u suksinat tuzilishiga keto guruhini kiritish uchun ishlatiladi. Bu motiv yog 'kislotasi b-oksidlanish reaktsiyalarida ham mavjud. Teskari tartibda (qaytarilish, de hidratsiya va tiklanish) bu motiv yog 'kislotalari sintezi reaktsiyalarida kuzatiladi.

DTC funktsiyalari

1. Energiya

• avlod vodorod atomlari nafas olish zanjirining ishlashi uchun, ya'ni uchta NADH molekulasi va bitta FADH2 molekulasi,
• yagona molekula sintezi GTP(ATP ga teng).

2. Anabolik. CTCda tuziladi

• gem kashshofi suksinil-SCoA,
• aminokislotalarga aylantirilishi mumkin bo'lgan keto kislotalar - a-ketoglutarat glutamik kislota uchun, oksaloatsetat aspartik uchun,
• limon kislotasi, yog 'kislotalarini sintez qilish uchun ishlatiladi,
• oksaloatsetat, glyukoza sintezi uchun ishlatiladi.

TCA ning anabolik reaktsiyalari

Trikarboksilik kislota aylanishini tartibga solish

Allosterik tartibga solish

TCA ning 1, 3 va 4 reaksiyalarini katalizlovchi fermentlar allosterik tartibga solish metabolitlari:

Oksaloatsetat mavjudligini tartibga solish

boshliq va asosiy TCA ning regulyatori oksaloatsetat, aniqrog'i uning mavjudligi. Oksaloatsetat mavjudligi TCA siklida atsetil-SCoA ni o'z ichiga oladi va jarayonni boshlaydi.

Odatda hujayra mavjud muvozanat atsetil-SCoA (glyukoza, yog 'kislotalari yoki aminokislotalardan) hosil bo'lishi va oksaloatsetat miqdori o'rtasida. Oksaloatsetat manbai hisoblanadi

1)piruvik kislota glyukoza yoki alanindan hosil bo'lgan,

Piruvatdan oksaloatsetat sintezi

Fermentlar faolligini tartibga solish piruvat karboksilaza ishtirokida amalga oshirildi asetil-SCoA. Bu allosterikdir faollashtiruvchi ferment va usiz piruvat karboksilaza amalda faol emas. Asetil-SCoA to'planganda, ferment ishlay boshlaydi va oksaloatsetat hosil bo'ladi, lekin, albatta, faqat piruvat ishtirokida.

2) dan olish aspartik kislota transaminatsiya natijasida yoki AMP-IMF siklidan,

3) dan kvitansiya mevali kislotalar aminokislotalarning katabolizmi yoki boshqa jarayonlarda hosil bo'lgan tsiklning o'zi (amber, a-ketoglutar, olma, limon). Ko'pchilik aminokislotalar ularning katabolizmi davomida ular TCA ning metabolitlariga aylana oladi, keyinchalik ular oksaloatsetatga o'tadi, bu ham tsiklning faolligini saqlaydi.

TCA metabolitlari hovuzini aminokislotalardan to'ldirish

Tsiklni yangi metabolitlar (oksaloatsetat, sitrat, a-ketoglutarat va boshqalar) bilan to'ldirish reaksiyalari deyiladi. anaplerotik.

Oksaloatsetatning metabolizmdagi roli

Muhim rolga misol oksaloatsetat keton jismlarining sintezini faollashtirishga xizmat qiladi va ketoatsidoz qon plazmasi at etarli emas oksaloatsetat miqdori jigarda. Bu holat insulinga bog'liq diabetes mellitusning (1-toifa diabet) dekompensatsiyasi va ochlik paytida kuzatiladi. Ushbu buzilishlar bilan jigarda glyukoneogenez jarayoni faollashadi, ya'ni. oksaloatsetat va boshqa metabolitlardan glyukoza hosil bo'lishi, bu oksaloatsetat miqdorining pasayishiga olib keladi. Yog 'kislotasi oksidlanishining bir vaqtning o'zida faollashishi va atsetil-SCoA ning to'planishi atsetil guruhidan foydalanish uchun zaxira yo'lni ishga tushiradi - keton tanachalarining sintezi. Bunday holda, organizmda qonning kislotalanishi rivojlanadi ( ketoatsidoz) xarakterli klinik ko'rinish bilan: zaiflik, bosh og'rig'i, uyquchanlik, mushak tonusining pasayishi, tana harorati va qon bosimi.

TCA reaktsiyalari tezligining o'zgarishi va ma'lum sharoitlarda keton tanachalarining to'planishi sabablari

Oksaloatsetat ishtirokida tavsiflangan tartibga solish usuli chiroyli formulaning tasviridir " Yog'lar uglevodlar olovida yonadi". Bu shuni anglatadiki, glyukozaning "yonib turgan olovi" piruvatning paydo bo'lishiga olib keladi va piruvat nafaqat atsetil-SCoA ga, balki aylanadi. oksaloatsetat. Oksaloatsetatning mavjudligi undan hosil bo'lgan asetil guruhining kiritilishini kafolatlaydi yog 'kislotalari atsetil-SCoA shaklida, TCA ning birinchi reaktsiyasida.

Yog 'kislotalarining keng ko'lamli "yonishi" holatida, bu mushaklarda kuzatiladi jismoniy ish va jigarda ro'za tutish, atsetil-SCoA ning TCA reaktsiyasiga kirish tezligi bevosita oksaloatsetat (yoki oksidlangan glyukoza) miqdoriga bog'liq bo'ladi.

Agar oksaloatsetat miqdori bo'lsa gepatotsit etarli emas (glyukoza yo'q yoki u piruvatga oksidlanmagan), keyin asetil guruhi keton jismlarining sinteziga o'tadi. Bu qachon sodir bo'ladi uzoq muddatli ro'za tutish va 1-toifa diabet.

Metabolizm

Metabolizm - bu tanamizda sodir bo'ladigan energiya almashinuvi. Biz kislorodni nafas olamiz va karbonat angidridni chiqaramiz. Faqat tirik mavjudot atrof-muhitdan nimanidir olib, uni boshqa shaklda qaytarishi mumkin.

Aytaylik, biz nonushta qilishga qaror qildik va tovuqli non yedik. Non - uglevodlar, tovuq - oqsillar.
Bu vaqt ichida hazm qilingan uglevodlar monosaxaridlarga, oqsillar esa aminokislotalarga parchalanadi.
Bu boshlang'ich bosqich - katabolizm. Bu bosqichda, tuzilishiga ko'ra, murakkablar oddiyroqlarga bo'linadi.

Bundan tashqari, misol sifatida, terining sirtini yangilash. Ular doimo o'zgarib turadi. Terining yuqori qatlami o'lganda, makrofaglar o'lik hujayralarni olib tashlaydi va yangi to'qimalar paydo bo'ladi. U organik birikmalardan oqsil to'plash orqali hosil bo'ladi. U ribosomalarda sodir bo'ladi. Oddiy (aminokislotalar) dan murakkab tarkibning (oqsilning) paydo bo'lishidagi harakatlar majmui anabolizm deb ataladi.

Anabolizm:

• o'sish,
• kattalashtirish; ko'paytirish,
• kengaytma.

Katabolizm:

• bo'linish,
• bo'linish,
• kamaytirish.

Ismni "Anabolika" filmini tomosha qilish orqali eslab qolish mumkin. U erda biz mushak massasini o'stirish va oshirish uchun anabolik preparatlarni qo'llaydigan sportchilar haqida gapiramiz.

Krebs tsikli nima?

20-asrning 30-yillarida olim Hans Krebs karbamidni o'rgangan. Keyin u Angliyaga ko'chib o'tadi va tanamizda ma'lum fermentlar katalizlanadi degan xulosaga keladi. Buning uchun u Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Biz energiyani qizil qon tanachalari tarkibidagi glyukozadan olamiz. Dekstrozani energiyaga aylantirish harakati mitoxondriya tomonidan yordam beradi. Yakuniy mahsulot adenozin trifosfat yoki ATP ga aylanadi. Bu tananing asosiy qiymati bo'lgan ATP. Olingan modda tanamizning organlarini energiya bilan to'ydiradi. Glyukozaning o'zi ATP ga aylantirilmaydi, bu murakkab mexanizmlarni talab qiladi. Ushbu o'tish Krebs tsikli deb ataladi.

Krebs tsikli har bir tirik mavjudotda sodir bo'ladigan doimiy kimyoviy o'zgarishlar. Shunday qilib, protsedura to'xtamasdan takrorlanganidek, deyiladi. Ushbu hodisa natijasida biz uchun hayotiy ahamiyatga ega bo'lgan adenozin trifosfor kislotasini olamiz.

Muhim shart - bu hujayraning nafas olishidir. Barcha bosqichlarni o'tishda kislorod mavjud bo'lishi kerak. Ushbu bosqichda yangi aminokislotalar va uglevodlarning yaratilishi ham sodir bo'ladi. Bu elementlar tananing quruvchilari rolini o'ynaydi, aytish mumkinki, bu hodisa yana bir muhim rol o'ynaydi - qurilish. Ushbu funktsiyalarning samaradorligi uchun boshqa mikro va makro elementlar va vitaminlar ham kerak. Kamida bitta element etishmasligi bilan organlarning ishi buziladi.

Krebs siklining bosqichlari

Bu erda glyukozaning bir molekulasi piruvik kislotaning ikki qismiga bo'linadi. Bu metabolik jarayonda muhim bo'g'in bo'lib, jigarning ishi unga bog'liq. U ko'plab mevalar va rezavorlar tarkibida mavjud. Ko'pincha kosmetik maqsadlarda ishlatiladi. Natijada, sut kislotasi ham paydo bo'lishi mumkin. U qon, miya, mushaklar hujayralarida mavjud. Keyin biz A koenzimini olamiz. Uning vazifasi uglerodni tananing turli qismlariga tashishdir. Oksalat bilan qo'shilsa, biz sitrat olamiz. Koenzim A butunlay parchalanadi, biz ham suv molekulasini olamiz.

Ikkinchisida suv sitratdan ajratiladi. Natijada, izotsitrat olishda yordam beradigan akatin birikmasi paydo bo'ladi. Shunday qilib, masalan, meva va sharbatlar, nektarlarning sifatini bilib olamiz. NADH hosil bo'ladi - bu oksidlanish jarayonlari va metabolizm uchun zarurdir.
Suv bilan bog'lanish jarayoni mavjud va adenozin trifosfatning energiyasi chiqariladi. Oksalotsetat olish. Mitoxondriyadagi funktsiyalar.

Energiya almashinuvining sekinlashishiga nima sabab bo'ladi?

Bizning tanamiz oziq-ovqat, suyuqlik va qancha harakat qilishimizga moslashish qobiliyatiga ega. Bu moddalar metabolizmga katta ta'sir qiladi.
O'sha uzoq vaqtlarda ham insoniyat og'ir ob-havo sharoitida kasalliklar, ochlik va hosilning etishmasligi bilan omon qoldi. Endi tibbiyot oldinga siljidi, shuning uchun rivojlangan mamlakatlarda odamlar bor kuchini sarflamasdan uzoq umr ko'rishni va yaxshi pul ishlashni boshladilar. Hozirgi kunda odamlar un, shirin qandolat mahsulotlarini iste'mol qilishlari va kam harakatlanishlari mumkin. Bunday turmush tarzi elementlarning ishini sekinlashishiga olib keladi.

Bunga yo'l qo'ymaslik uchun, birinchi navbatda, tsitrus mevalarni ratsionga kiritish kerak. Ular vitaminlar va boshqa muhim moddalar majmuasini o'z ichiga oladi. Uning tarkibidagi limon kislotasi muhim rol o'ynaydi. U barcha fermentlarning kimyoviy o'zaro ta'sirida rol o'ynaydi va Krebs tsikli sharafiga nomlangan.

Tsitrus mevalarini qabul qilish, agar siz sog'lom turmush tarziga rioya qilsangiz, energiya o'zaro ta'siri muammosini hal qilishga yordam beradi. Siz tez-tez apelsin, mandarinlarni iste'mol qila olmaysiz, chunki ular oshqozon devorlarini bezovta qilishi mumkin. Hamma narsadan bir oz.

Trikarboksilik kislota aylanishi (Krebs sikli)

Trikarboksilik kislota aylanishi birinchi marta ingliz biokimyogari G. Krebs tomonidan kashf etilgan. U birinchi bo'lib piruvatning to'liq yonishi uchun ushbu tsiklning ahamiyatini ilgari surdi, uning asosiy manbai glikolitik konversiyadir. uglevodlar. Keyinchalik trikarboksilik sikli ko'rsatildi kislotalar deyarli barcha metabolik yo'llar birlashadigan markazdir. Shunday qilib, Krebs tsikli- umumiy yakuniy yo'l oksidlanish asetil guruhlar (asetil-KoA shaklida), bu jarayonda aylanadi katabolizm ko'pchilik organik molekulalar, "uyali" rolini o'ynaydi yoqilg'i»: uglevodlar, yog 'kislotalari va aminokislotalar.

Oksidlanish natijasida hosil bo'ladi dekarboksillanish ichida piruvat mitoxondriyalar asetil-KoA kiradi Krebs tsikli. Ushbu tsikl matritsada sodir bo'ladi mitoxondriyalar va sakkizdan iborat ketma-ket reaktsiyalar(10.9-rasm). Tsikl oksaloatsetatga atsetil-KoA qo'shilishi va hosil bo'lishi bilan boshlanadi limon kislotasi (sitrat). Keyin limon kislotasi(olti uglerodli birikma) ketma-ket dehidrogenatsiya(olib ketish vodorod) va ikkita dekarboksillanishlar(CO 2 ning parchalanishi) ikkita uglerodni yo'qotadi atom va yana Krebs tsikli oksaloatsetatga aylanadi (to'rt uglerodli birikma), ya'ni. tsiklning to'liq aylanishi natijasida molekulasi atsetil-KoA yonib CO 2 va H 2 O, va molekulasi oksaloatsetat qayta tiklanadi. Barcha sakkiztasini ko'rib chiqing ketma-ket reaktsiyalar(bosqichlar) Krebs tsikli.

Guruch. 10.9.Trikarboksilik kislota aylanishi (Krebs tsikli).

Birinchidan reaktsiya katalizlangan ferment sit-rat-sintaza, esa asetil atsetil-KoA guruhi oksaloatsetat bilan kondensatsiyalanadi, natijada hosil bo'ladi limon kislotasi:

Ko'rinishidan, bunda reaktsiyalar bilan bog'liq ferment sitril-KoA. Keyin ikkinchisi o'z-o'zidan va qaytmas tarzda gidrolizlanib, hosil bo'ladi sitrat va HS-KoA.

Ikkinchisi natijasida reaktsiyalar shakllangan limon kislotasi sis-akonit hosil bo'lishi bilan suvsizlanishga uchraydi kislotalar, qaysi, qo'shish orqali molekulasi suv, ichiga kiradi izotsitrik kislota(izotsitrat). Qaytariladigan bularni katalizlaydi reaktsiyalar hidratsiya - suvsizlanish ferment akonitat gidrataz (akonitaza). Natijada, H va OH ning o'zaro harakati mavjud molekulasi sitrat:

Uchinchi reaktsiya tezlikni cheklayotganga o'xshaydi Krebs tsikli. izotsitrik kislota NADga bog'liq izo-sitrat dehidrogenaza ishtirokida dehidrogenlanadi.

Izositrat dehidrogenaza jarayonida reaktsiyalar izotsitrik kislota bir vaqtda dekarboksillanadi. NADga bog'liq izotsitrat dehidrogenaza allosterikdir ferment, bu o'ziga xos xususiyat sifatida faollashtiruvchi kerak ADP. Bundan tashqari, ferment o'zingni ifodalash uchun faoliyat kerak ionlari Mg 2+ yoki Mn 2+.

To'rtinchi davrda reaktsiyalar a-ketoglutarning oksidlovchi dekarboksillanishi kislotalar yuqori energiyali birikma suksinil-KoA hosil bo'lishi bilan. Buning mexanizmi reaktsiyalar shunga o'xshash reaktsiyalar oksidlovchi dekarboksillanish piruvatdan atsetil-KoA ga aylanadi, a-ketoglutarat dehidrogenaza kompleksi o'z tuzilishida piruvatdehidrogenaza kompleksiga o'xshaydi. Bir holatda ham, boshqa holatda ham, reaktsiyalar 5-qismda qatnashing kofermentlar: TPP, amid lipoik kislota, HS-KoA, FAD va NAD+.

Beshinchi reaktsiya katalizlangan ferment suksinil-KoA-sintetaza. Shu vaqt ichida reaktsiyalar GTP ishtirokida suksinil-KoA va noorganik fosfat ga aylanadi süksin kislotasi (suksinatsiya qilish). Shu bilan birga, GTP ning yuqori energiyali fosfat bog'lanishining shakllanishi suksinil-KoA ning yuqori energiyali tioeter bog'lanishi tufayli sodir bo'ladi:

Natijada, oltinchi reaktsiyalar suksinatsiya qilish ichiga suvsizlanadi fumar kislotasi. Oksidlanish suksinatsiya qilish katalizlangan suksinat dehidrogenaza, ichida molekulasi qaysidan beri oqsil mustahkam (kovalent) bog‘langan koenzim FAD. O'z navbatida suksinat dehidrogenaza ichki mitoxondrial bilan kuchli bog'langan membrana:

yettinchi reaktsiya ta'siri ostida amalga oshirilgan ferment fumarat gidrataz ( fumarazalar). Bir vaqtning o'zida shakllangan fumar kislotasi gidratlangan, mahsulot reaktsiyalar hisoblanadi Olma kislotasi(malat). Shuni ta'kidlash kerakki, fumarat gidratazasi mavjud stereospesifiklik(4-bobga qarang) - davomida reaktsiyalar L-olma hosil bo'ladi kislota:

Nihoyat, sakkizinchi davrda reaktsiyalar trikarboksilik kislota aylanishi mitoxondriyal NADga bog'liq ta'siri ostida malat dehidrogenaza davom etayapdi oksidlanish L-malatdan oksaloatsetatga:

Ko'rinib turibdiki, tsiklning bir burilishida sakkizta fermentativdan iborat reaktsiyalar, toʻliq oksidlanish("yonish") bittadan molekulalar asetil-KoA. Tsiklning uzluksiz ishlashi uchun tizimga asetil-KoA doimiy ta'minoti zarur va kofermentlar Qaytarilgan holatga o'tgan (NAD + va FAD) qayta-qayta oksidlanishi kerak. Bu oksidlanish tashuvchi tizimda amalga oshiriladi elektronlar ichida nafas olish zanjiri(in nafas olish zanjiri fermentlar) mahalliylashtirilgan membrana mitoxondriyalar. Olingan FADH 2 SDH bilan kuchli bog'langan, shuning uchun u uzatadi atomlar vodorod KoQ orqali. natijasida chiqariladi oksidlanish atsetil-KoA energiyasi asosan makroergik fosfat bog'larida to'plangan ATP. 4 dan bug ' atomlar vodorod 3 juftliklar NADH ni transport tizimiga o'tkazish elektronlar; har biriga hisoblash paytida juftlik biologik tizimda oksidlanish shakllangan 3 molekulalar ATP(konjugatsiya paytida ) va jami, shuning uchun 9 molekulalar ATP(9-bobga qarang). Bir juftlik atomlar suksinatdehidrogenazadan-FADH 2 transport tizimiga kiradi elektronlar KoQ orqali, natijada faqat 2 molekulalar ATP. Davomida Krebs tsikli biri ham sintezlanadi molekulasi GTP (substrat fosforlanish), bu bittaga teng molekulasi ATP. Shunday qilib, da oksidlanish bitta molekulalar atsetil-KoA ichida Krebs tsikli va tizim oksidlovchi fosforlanish 12 ni tashkil qilishi mumkin molekulalar ATP.

Agar glikolitik parchalanishning umumiy energiya ta'sirini hisoblasak glyukoza va keyingi oksidlanish ikkita paydo bo'ladi molekulalar piruvatdan CO 2 va H 2 O ga aylanadi, keyin u ancha katta bo'ladi.

Ta'kidlanganidek, bitta molekulasi NADH (3 molekulalar ATP) oksidlanish jarayonida hosil bo'ladi dekarboksillanish piruvatdan atsetil-KoA ga aylanadi. Birini ajratganda molekulalar glyukoza shakllangan 2 molekulalar piruvat va oksidlanish 2 gacha molekulalar atsetil-KoA va keyingi 2 burilish trikarboksilik kislota aylanishi sintezlangan 30 molekulalar ATP(shuning uchun, oksidlanish molekulalar piruvatdan CO 2 va H 2 O 15 ni beradi molekulalar ATP). Bu raqamga 2 qo'shilishi kerak molekulalar ATP aerob davomida hosil bo'ladi glikoliz, va 6 molekulalar ATP tomonidan sintez qilingan oksidlanish 2 molekulalar davomida hosil bo'lgan ekstramitoxondrial NADH oksidlanish 2 molekulalar dehidrogenazadagi glitseraldegid-3-fosfat reaktsiyalar glikoliz. Shuning uchun, bo'linish paytida to'qimalar bitta molekulalar glyukoza tenglamaga asosan C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, 38 sintezlanadi. molekulalar ATP. Shubhasiz, energiya nuqtai nazaridan, to'liq bo'linish glyukoza anaerobga qaraganda samaraliroq jarayondir glikoliz.

Shuni ta'kidlash kerakki, 2 molekulalar NADH bilan kelajakda oksidlanish bera olmaydi 6 molekulalar ATP, lekin faqat 4. Gap shundaki, ularning o'zlari molekulalar ekstramitoxondrial NADH o'tib keta olmaydi membrana ichida mitoxondriyalar. Biroq, ular berishadi elektronlar biologik mitoxondrial zanjirga kiritilishi mumkin oksidlanish deb atalmish glitserin fosfat shuttle mexanizmi yordamida (Fig. 10.10). Sitoplazmatik NADH dastlab sitoplazmatik dihidroksiasetonfosfat bilan reaksiyaga kirishib, glitserin-3-fosfat hosil qiladi. Reaktsiya kataliz

Guruch. 10.10. Glitserin fosfatni tashish mexanizmi. Matnda tushuntirish.

NADga bog'liq sitoplazmatik glitserin-3-fosfat dehidrogenaza tomonidan boshqariladi:

Dihidroksiasetonfosfat + NADH + H +<=>Glitserin-3-fosfat + NAD +.

Olingan glitserin-3-fosfat mitoxondrial orqali osonlikcha kirib boradi membrana. Ichkarida mitoxondriyalar boshqa (mitoxondrial) glitserin-3-fosfat dehidrogenaza (flavin ferment) glitserin-3-fosfatni yana digidroksiasetonfosfatga oksidlaydi:

Glitserin-3-fosfat + FAD<=>Dihidroksiasetonfosfat + FADH 2.

tiklangan flavoprotein(ferment-FADH 2) u tomonidan olingan KoQ darajasida kiritadi elektronlar biologik zanjirga kiradi oksidlanish va u bilan bog'liq oksidlovchi fosforlanish, va dihidroksiaseton fosfat chiqadi mitoxondriyalar ichida sitoplazma va yana sitoplazmatik NADH + H + bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin. Shunday qilib, juftlik elektronlar(birdan molekulalar sitoplazmatik NADH + H +), kiritilgan nafas olish zanjiri glitserin fosfat moki mexanizmidan foydalanib, 3 emas, balki 2 ni beradi ATP.

Guruch. 10.11. Sitozolik NADH dan mitoxondriyal matritsaga qaytaruvchi ekvivalentlarni o'tkazish uchun malat-aspartat moki tizimi. Matnda tushuntirish.

Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, bu shattl mexanizmi faqat skelet mushaklari va miyada qisqartirilgan ekvivalentlarni sitozolik NADH + H + ga o'tkazish uchun ishlatiladi. mitoxondriyalar.

DA hujayralar jigar, buyraklar va yurak, yanada murakkab malate-as-partate shuttle tizimi ishlaydi. Bunday moki mexanizmining ishlashi mavjudligi tufayli mumkin bo'ladi malat dehidrogenaza va aspartat aminotransferazalar ham sitozolda, ham inda mitoxondriyalar.

Aniqlanishicha, sitozolik NADH + H + dan avval ishtirok etgan holda kamaytirilgan ekvivalentlar. ferment malat dehidrogenaza(10.11-rasm) sitozolik oksaloatsetatga o'tkaziladi. Natijada, malat hosil bo'ladi, bu esa tashuvchi tizim yordamida dikarboksilik kislotalar, ichki qismdan o'tadi membrana mitoxondriyalar matritsaga kiradi. Bu erda malat oksaloatsetatgacha oksidlanadi va NAD + matritsasi NADH + H + ga qaytariladi, endi u o'z tarkibini o'tkazishi mumkin. elektronlar ichida nafas olish zanjiri fermentlar, ichki qismida lokalizatsiya qilingan membrana mitoxondriyalar. O'z navbatida, glutamat ishtirokida hosil bo'lgan oksaloatsetat va ferment ASAT kiradi reaktsiya transaminatsiya. Olingan aspartat va a-ketoglutarat maxsus transport tizimlari yordamida o'tishga qodir. membrana mitoxondriyalar.

Sitozoldagi transport oksaloatsetatni qayta tiklaydi, bu keyingi siklni ishga tushiradi. Umuman olganda, jarayon osonlik bilan qaytarilishini o'z ichiga oladi reaktsiyalar, energiya sarfisiz sodir bo'ladi, uning "harakatlantiruvchi kuchi" doimiydir tiklanish NAD + sitozolda glitseraldegid-3-fosfat tomonidan hosil bo'ladi. katabolizm glyukoza.

Shunday qilib, agar malat-aspartat mexanizmi ishlasa, unda to'liqlik natijasida oksidlanish bitta molekulalar glyukoza 36 emas, balki 38 ni tashkil qilishi mumkin molekulalar ATP(10.1-jadval).

Jadvalda. 10.1 berilgan reaktsiyalar, bunda yuqori energiyali fosfat aloqalari hosil bo'lishi paytida sodir bo'ladi katabolizm glyukoza, aerob va anaerob sharoitda jarayonning samaradorligini ko'rsatadi

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim vazirligi

Samara davlat texnika universiteti

Organik kimyo kafedrasi

Mavzusida insho:

"TRICABOXIC KISLOTALAR SIKILI (KREBS SIKLI)"

Talaba tomonidan to'ldirilgan: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Tekshirildi.

Trikarboksilik kislotaning aylanishi Krebs sikli deb ham ataladi, chunki bunday tsiklning mavjudligi 1937 yilda Hans Krebs tomonidan taklif qilingan.
Buning uchun 16 yil o'tgach, u fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi. Shunday qilib, kashfiyot juda muhim. Ushbu tsiklning ma'nosi nima va u nima uchun juda muhim?

Kim nima desa ham, siz hali ham uzoqdan boshlashingiz kerak. Agar siz ushbu maqolani o'qishga kirishgan bo'lsangiz, hech bo'lmaganda mish-mishlarga ko'ra hujayralar uchun asosiy energiya manbai glyukoza ekanligini bilasiz. U doimo qonda deyarli o'zgarmagan konsentratsiyada mavjud - buning uchun glyukozani saqlaydigan yoki chiqaradigan maxsus mexanizmlar mavjud.

Har bir hujayraning ichida mitoxondriyalar - hujayra ichidagi energiya manbai - ATP olish uchun glyukozani qayta ishlovchi alohida organellalar (hujayraning "organlari") mavjud. ATP (adenozin trifosfor kislotasi) ko'p qirrali va energiya manbai sifatida foydalanish uchun juda qulay: u to'g'ridan-to'g'ri oqsillarga birlashtirilib, ularni energiya bilan ta'minlaydi. Eng oddiy misol miyozin oqsilidir, buning natijasida mushaklar qisqarishi mumkin.

Glyukoza katta miqdordagi energiyaga ega bo'lishiga qaramay, ATP ga aylantirilmaydi. Bu energiyani qanday qilib olish va uni yoqish kabi vahshiy (uyali standartlar bo'yicha) vositalarga murojaat qilmasdan to'g'ri yo'nalishga yo'naltirish mumkin? Vaqtinchalik echimlardan foydalanish kerak, chunki fermentlar (oqsil katalizatorlari) ba'zi reaktsiyalarni tezroq va samaraliroq davom ettirishga imkon beradi.

Birinchi qadam glyukoza molekulasini ikki molekula piruvat (piruvik kislota) yoki laktat (sut kislotasi) ga aylantirishdir. Bunday holda, glyukoza molekulasida saqlanadigan energiyaning kichik qismi (taxminan 5%) chiqariladi. Laktat anaerob oksidlanish natijasida hosil bo'ladi - ya'ni kislorod etishmasligi. Anaerob sharoitda glyukozani ikki molekula etanol va karbonat angidridga aylantirish usuli ham mavjud. Bu fermentatsiya deb ataladi va biz bu usulni ko'rib chiqmaymiz.


...Huddi biz glikolizning o'zini, ya'ni glyukozaning piruvatga bo'linish mexanizmini batafsil ko'rib chiqmaymiz. Chunki, Leingerning so'zlaridan iqtibos keltirgan holda, "Glyukozaning piruvatga aylanishi ketma-ket ta'sir qiluvchi o'nta ferment tomonidan katalizlanadi". Xohlaganlar biokimyo bo'yicha darslikni ochib, jarayonning barcha bosqichlari bilan batafsil tanishishlari mumkin - bu juda yaxshi o'rganilgan.

Piruvatdan karbonat angidridgacha bo'lgan yo'l juda oddiy bo'lishi kerakdek tuyuladi. Ammo ma'lum bo'lishicha, u to'qqiz bosqichli jarayon orqali amalga oshiriladi, bu trikarboksilik kislota aylanishi deb ataladi. Iqtisodiyot printsipiga (oddiyroq bo'lishi mumkin emasmi?) bu aniq qarama-qarshilik qisman tsiklning bir nechta metabolik yo'llarni bog'lashi bilan bog'liq: tsiklda hosil bo'lgan moddalar nafas olish bilan bog'liq bo'lmagan boshqa molekulalarning prekursorlari ( masalan, aminokislotalar) va utilizatsiya qilinishi kerak bo'lgan har qanday boshqa birikmalar tsiklda tugaydi va energiya uchun "yoqiladi" yoki etishmayotgan moddalarga qayta ishlanadi.

Krebs tsikliga nisbatan an'anaviy ravishda ko'rib chiqiladigan birinchi qadam piruvatning atsetil qoldig'iga (asetil-KoA) oksidlovchi dekarboksillanishidir. KoA, agar kimdir bilmasa, uning tarkibida tiol guruhiga ega bo'lgan, atsetil qoldig'ini olib yurishi mumkin bo'lgan koenzim A.


Yog'larning parchalanishi, shuningdek, Krebs tsikliga kiradigan atsetillarga ham olib keladi. (Ular xuddi shunday sintezlanadi - atsetil-KoA dan, bu yog'larda faqat teng miqdordagi uglerod atomlariga ega bo'lgan kislotalar deyarli har doim mavjudligini tushuntiradi).

Atsetil-KoA oksaloatsetat bilan kondensatsiyalanib, sitrat hosil qiladi. Bu koenzim A va suv molekulasini chiqaradi. Bu bosqich qaytarilmas.

Sitrat sikldagi ikkinchi trikarboksilik kislota bo'lgan sis-akonitatga dehidrogenlanadi.

Cis-aconitate suv molekulasini qayta biriktirib, izotsitrik kislotaga aylanadi. Bu va oldingi bosqichlar teskari. (Fermentlar ham oldinga, ham teskari reaktsiyalarni katalizlaydi - bilasizmi, to'g'rimi?)

Izositrik kislota dekarboksillanadi (qaytib bo'lmaydigan) va bir vaqtning o'zida oksidlanib ketoglutar kislotani beradi. Shu bilan birga, NAD + tiklanib, NADH ga aylanadi.

Keyingi qadam oksidlovchi dekarboksillanishdir. Ammo bu holda, suksinat emas, balki keyingi bosqichda gidrolizlanib, chiqarilgan energiyani ATP sinteziga yo'naltiradigan suksinil-KoA hosil bo'ladi.

Bu boshqa NADH molekulasini va FADH2 molekulasini hosil qiladi (NADdan boshqa koenzim, lekin u ham oksidlanishi va kamayishi, energiyani saqlashi va chiqarishi mumkin).

Ma'lum bo'lishicha, oksaloatsetat katalizator sifatida ishlaydi - u to'planmaydi va jarayonda iste'mol qilinmaydi. Demak, mitoxondriyadagi oksaloatsetat kontsentratsiyasi ancha past darajada saqlanadi. Ammo boshqa mahsulotlarning to'planishidan qanday qochish kerak, tsiklning barcha sakkiz bosqichini qanday muvofiqlashtirish kerak?

Buning uchun, ma'lum bo'lishicha, maxsus mexanizmlar mavjud - o'ziga xos salbiy teskari aloqa. Muayyan mahsulot kontsentratsiyasi me'yordan oshib ketishi bilanoq, bu uning sintezi uchun mas'ul bo'lgan fermentning ishini bloklaydi. Qaytariladigan reaktsiyalar uchun esa bundan ham oddiyroq: mahsulot kontsentratsiyasi oshib ketganda, reaktsiya shunchaki teskari yo'nalishda keta boshlaydi.

Va bir nechta kichik izohlar