Лекция №7 «Обмен углеводов. Аэробное дихотомическое окисление глюкозы».

Лектор: Смертина М.Н.

1. Гликолитический этап

Анаэобное окисление Глюкоза Аэробное окисление

3ФГА

НАДН*Н+ ПВК НАДН*Н+

Лактат переход ПВК из

цитоплазмы в митохондрии

2. Окислительное декарбоксилирование

ПВК (-СО2) (-НАДН*Н+) ацетилКоА (+оксалоацетат) :

3. Цикл трикарбоновых кислот: (-1 АТФ) (-ФАД2Н) (-НАДН*Н+)

4. Дыхательная цепь (цепь терминального окисления)

НАДН*Н+ в аэробном окислении: переходит челночным механизмом (глицеролфосфатным) – происходит в мозге и скел.мышцах. Электроны и протоны переносятся на коЕ ФАД.

Переходит малатфосфататным механизмом. Электроны и протоны переносятся на коЕ НАДН*Н+, которые (и ФАД тоже) идут в дых.цепь.

Глицеролфосфатный челночный механизм:

Начинается в цитоплазме:

1. Диоксиацетонфосфат способен принимать протоны от восст.коЕ, образуя глицерол-3-фосфат. Е – глицерол-3-фосфатДГГ (цитозольнаяДГГ)

Переход в митохондрии:

2. Отдаёт два протона на коЕ ФАД (образуя ФАД*2Н), образуя диоксиацетонфосфат, который возвращается в цитоплазму. Е – глицерол-3-фосфатДГГ(митохондриальнаяДГГ)

Условие для челночного механизма: АЭРОБНОСТЬ!

Малатаспартатный челночный механизм учить самостоятельно!!!)))

Окислительное декарбоксилирование пирувата:

Процесс протекает в митохондриях. Осуществляется мультиферментным комплексом (МФК), состоящим из 3 ферментов (пируватДГГ-декарбоксилирующая (небелк. часть – тиаминдифосфат-В1), липоилацетилТФ -дегидролипоилтрансацетилаза (содержит липоевую к-ту и коА-SH – В5) и дигидролипоилДГГ (небелк.часть – ФАД(В2) и НАД+(В3-РР)).

Тиаминдифосфат (коЕ первого Е) непосредственно взаимодействует с субстратом, и субстрат присоединяется к атому углерода в АЦ, образуя ФСК. Происходит декарбоксилирование, уходит СО2-группа, вступает второй Е (уходит Е1-ТДФ). Образуется ФСК-2 между Е2 и ацильной группой. Потом вступает КоА-SН, образуя ацетилКоА (водород присоединеятся к липоевой к-те). В ходе р-ции мы получили ацетилКоА, и липоевая к-та выходит в восст.виде, отдавая потом свои 2Н на ФАД (до ФАД2Н). Потом Е3 (забравший 2Н у липоевой к-ты) отдаёт их НАД+ (до НАДН*Н+). Т.о. в ходе р-ции окисления пирувата вступает КоА-SН и НАД+, удаляются СО2 и НАДН*Н+ и образуется ацетилКоА.

Условия:

1. аэробность!

2. Наличие витаминов (В1 – самый главный, В5, В2, В3(РР) и липоевая к-та).

3. Отсутствие ингибиторов для ДГГ (тиоловые яды).

4. Целостность митохондриальной мембраны.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной к-ты – цикл Кребса):

1. АцетилКоА (образуется из углеводов, из АК и ВЖК) + оксалоацетат(образуется из аспартата и ПВК --- (цитратсинтаза, +Н20, - КоА-SН)(метильная группа присоединяется к кетогруппе оксалоацетата) цитрат(лимонная к-та)

2. == (аконитатгидратаза, -Н2О) цис-аконитат(аконитовая к-та)

3. == (аконитатгидратаза,+Н2О) изоцитрат (лимонная к-та, только –ОН-группа в 4-ом положении)

4. --- (изоцитратдегидрогеназа, +НАД, -НАДН*Н+, -СО2) альфа-кетоглутарат – энергопоставляющая р-ция, т.к. НАДН*Н+ идёт дых.цепь для образования АТФ.

5. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ: -----(альфакетоглутаратДГГ(коЕ- В1), липоилсукцинилТФ(коЕ – липоевая к-та), дигдидролипоилДГГ (коЕ – В2),+КоА-SН, +НАД+, -СО2, -НАДН*Н+) сукцинил-КоА – энергопоставляющая р-ция.

Сукцинил-коА уходит на синтез гема

6. ---(+Н2О,-коА-SН, +ГДФ+Фн,-ГТФ(+АДФ, -АТФ) сукцинат. Р-ция образования АТФ по типу субстратного фосфорилирования за счёт Е разрыва макроергической связи субстрата.

7. ---(сукцинатДГГ, +ФАД,-ФАД2Н) фумарат – энергопоставляющая р-ция

8. ---(фумаратгидратаза, +Н2О) малат

9. ---(малатДГГ, +НАД+, -НАДН*Н+) оксалоацетат – энергопоставляющая р-ция

Общий рисунок: АцетилКоА + ОА --- 3НАДН*Н+

ФАД2Н

АТФ

Биороль ЦТК:

1. Энергетическая – образуется АТФ за счёт субстратного фосфорилирования + НАДН*Н+ и ФАД2Н, которые идут в дых.цепь для образования АТФ

2. Объединяет процессы углеводного, липидного и белкового обмена через общие метаболиты (ацетилКоА, оксалоацетат (из аспартата в р-ции трансаминирования и из ПВК в р-ции карбоксилирования), альфа-кетоглутарат (из глутамата в р-ции трансаминирования), фумарат (в орнитиновом цикле обмена белков), сукцинилКоА (общий метаболит углеводного обмена и …) – универсальный процесс окисления ацетилКоА

3. Пластическая (т.е. метаболиты ЦТК используются на синтез других соединений:

   1. ацетилКоА - с помощью спец.челночных механизмов переносится из митохондрий в цитозоль и используется для синтеза ВЖК, холестерина и кетоновых тел

   2. СукцинилКоА – синтез гема

   3. Оксалоацетат и альфа-кетоглутарат – в р-циях трансаминирования превращаются в АК, которые идут на синтез белка

Энергетический выход окисления глюкозы в аэробных условиях.

Глюкоза ---(гликолитический этап в цитоплазме, +2АТФ, +2НАДН*Н+) 2 ПВК ---(окисл.декарбоксилирование в митохондриях, +2СО2, +2НАДН*Н+) 2 ацетилКоа ---(+6 НАДН*Н+, +2 ФАД2Н, +2 АТФ).

В дых.цепи НАДН*Н+ --- 3 АТФ

ФАД2Н ---2 АТФ

ВСЕГО: 1 этап: 2 НАДН*Н+ --- 6 АТФ

2 этап: 6 АТФ

3 этап: 18 АТФ, 4 АТФ, 2 АТФ (24 АТФ)

ВСЕГО (для глицеролфосф.механизма): 36 АТФ!!!

ВСЕГО (для малатаспартат.механизма): 38 АТФ!!!

Ингибиторы:

1. ингибирование по типу летального синтеза, т.к. ингибитор образуется в ходе первой р-ции: фторацетат + оксалоацетат --- фторцитрат (конк.необр.ингибитор след.фермента - аконитатгидратазы!)

2. тиоловые яды

3. малонат (ингибитор сукцинатДГГ по типу конк.обратимого)

4. метаболические регуляторные ингибиторы (снижают активность цитратсинтазы) – цитрат, НАДН*Н+, ФАД2Н.