Начальные этапы катаболизма основных питательных веществ, получившие название специфических путей катаболизма, происходят при участии ферментов, специфичных для каждого класса веществ, и завершаются

Общие пути катаболизма

Начальные этапы катаболизма основных питательных веществ, получившие название специфических путей катаболизма, происходят при участии ферментов, специфичных для каждого класса веществ, и завершаются образованием пировиноградной кислоты (пирувата) и уксусной кислоты в форме ацетил-КоА.

После образования пирувата дальнейший путь распада веществ до конечных продуктов СО₂ и Н₂О происходит одинаково в общем пути катаболизма (ОПК). Общий путь катаболизма включает: 1) окислительное декарбоксилирование пирувата; 2) цикл лимонной кислоты (цикл Кребса или цикл трикарбоновых кислот). Реакции ОПК происходят в матриксе митохондрий и образующиеся в ОПК восстановленные коферменты передают водород непосредственно на компоненты ЦПЭ, расположенные во внутренней мембране митохондрий.

Окислительное декарбоксилирование пирувата

Пируват, образовавшийся в результате гликолиза, окисляется до ацетил -КоА в ходе процесса, называемого окислительным декарбоксилированием пирувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата катализирует сложно организованный пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК). ПДК состоит из 3 разных ферментов: 1) пируватдегидрогеназы, 2) дигидролипоилацетилтрансферазы и 3) дигидролипоилдегидрогеназы, и 5 коферментов: тиаминдифосфата (ТДФ), липоевой кислоты, флавинадениндинуклеотида (ФАД), КоА, никотинамидадениндинуклеотида (НАД). При этом первые три прочно связаны с апоферментами, а последние два включаются в состав комплекса только в момент реакции.

В состав комплекса входят также регуляторные субъединицы: киназа и фосфатаза.

Механизм окислительного декарбоксилирования

см. формульный материал

Регуляция окислительного декарбоксилирования

Образование ацетил-КоА из пирувата – ключевой необратимый этап метаболизма, поэтому ПДК имеет сложную систему регуляции и реализуется через киназу и фосфатазу. В результате фосфорилирования под действием киназы ПДК переходит в неактивную форму, при дефосфорилировании фосфатазой – в активную форму. Активность киназы и фосфатазы регулируется многими аллостерическими эффекторами. Киназа ПДК аллостерически активируется АТФ, следовательно, при накоплении АТФ прекращается дальнейшее превращение пирувата в ацетил_КоА. Киназа ПДК аллостерически ингибируется пируватом, АДФ, Са²⁺.

Цикл лимонной кислоты

см. формульный материал

Значение ЦЛК

1. Амфиболическая функция: а) катаболическая – в ЦЛК происходит утилизация ацетильных групп; б) анаболическая – метаболиты ЦЛК служат предшественниками при синтезе ряда веществ в организме: аминокислот, жирных кислот, глюкозы и других соединений. Например, из сукцинил-КоА образуются порфирины (предшественник гема), из 2-оксоглутарата в результате реакции переаминирования с аминокислотой образуется глутамат.

2. Водороддонорная функция: в ЦЛК образуется 3 молекулы НАДН·Н⁺ и 1 молекула ФАДН₂.

3. Энергетическая функция: с восстановленных коферментов водород передается в ЦПЭ, где в результате окислительного фосфорилирования образуется АТФ. При этом на каждую молекулу НАДН·Н⁺ в митохондриях образуется 3 молекулы АТФ, на каждую молекулу ФАДН₂ – 2 молекулы АТФ. Т.о. при окислении одного ацетильного остатка путем окислительного фосфорилирования образуется 11 мол. (9 + 2) АТФ. Еще одна молекула ГТФ образуется путем субстратного фосфорилирования в ходе сукцинил-КоА-синтетазной реакции. Суммируем и получаем 11 + 1 = 12 мол. АТФ (в расчете на один ацетильный остаток).

Дата добавления: 2015-11-04