Вступление в обмен веществ. Специфические и общие пути превращения углеводов, липидов и белков (окислительное декарбоксилирование ПВК, цикл трикарбоновых. - презентация

1 Вступление в обмен веществ. Специфические и общие пути превращения углеводов, липидов и белков (окислительное декарбоксилирование ПВК, цикл трикарбоновых кислот).

2 Метаболизм – химические реакции, которые проходят в организме Метаболиты – маленькие промежуточные молекулы, которые образуются в процессе деградации и синтеза полимеров

3 (a) Линейными (b) Циклическими (c) Спиральными (синтез жирных кислот) Последовательность реакций, которые имеют цель (например, расщепление глюкозы, синтез жирных кислот) наз ы вается метаболич ески м путем Метаболические пути могут быть:

4 Катаболические реакции – деградация больших молекул с образованием меньших и энергии Анаболические реакции – синтез макромолекул для жизнедеятельности клеток, роста и репродукции Метаболизм разделяется на – катаболизм и анаболизм Катаболизм характеризируется реакциями окисления и освобождения энергии, которая трансформируется в АТФ Анаболизм характеризируется реакциями восстановления и утилизацией энергии, аккумулированной в АТФ

5 Регуляция метаболических путей Уровни регуляции метаболизма 1.Нервная система 2.Эндокринная система 3.Взаимодействие между органами 4.Клеточный (мембранный) уровень 5.Молекулярный уровень

6 Стадии метаболизма Катаболизм Стадия I (специфическая). Деградация макромолекул (белков, углеводов, липидов) к мономерам Стад и я II (специфическая). Аминокислоты, жирные кислоты и глюкоза окисляются к общему метаболиту – ацетил коэнзиму А Стад и я III (неспецифическая). Ацетл СoA окисляется в цикле лимонной кислоты к CO 2 и воде

7 ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЕ П И РУВАТА

8 Глюкоза Пируват Гликолиз Глицерол Амино- кислоты Ацетил CoA

9 Транспорт пирувата в митохондрию

10 Пируватдегидрогеназный комплекс - поли- ферментный комплекс, который состоит из 3 ферментов, 5 коферментов Превращение пирувата в ацетил СоА Пируватдегидрогеназный комплекс - молекулярная масса от 4 до 10 млн дальтон Электронная микрофотография пируватдегидрогеназного комплекса E. coli.

11 Ферменты: E1 = пируватдегидрогеназа E2 = дигидролипоилацетилтрансфераза E3 = дигидролипоилдегидрогеназа Коферменты: ТПФ (тиамин пирофосфат), липоамид, HS-КoA, ФАД, НАД+. ТПФ является производным витамина B 1 (тиамин); НАД –B 5 (никотинамид); ФАД –B 2 (рибофлавин), HS-CoA –B 3 (пантотеновая кислота), липоамид – липоевая кислота

12 Общая реакция пируватдегидрогеназного комплекса

13 Цикл трикарбо- новых кислот

14 Названия: Цикл трикарбоновых кислот Цикл лимонной кислоты Цикл Кребса У эукариот все реакции цикла Кребса проходят в матриксе митохондрий Ганс Адольф Кребс Биохимик; родился в Германии. Работал в Британии. Его открытие в 1937 р, цикл Кребса, было критическим для понимания клеточного метаболизма. Нобелевская премия в 1953 г.

15 Общие представления о цикле Кребса

16 Цикл лимонной кислоты. Ферменты: 1 цитратсинтаза; 2 аконитаза; 3 изоцитратдегидрогеназа; 4 а-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс; 5 сукцинаттиокиназа; 6 сукцинатдегидрогеназа; 7 фумаратгидратаза; 8 малатдегидрогеназа.

17 Glycerol Катаболизм характеризируется конвергенцией трех основных путей к общему процессу – циклу трикарбоновых кислот

18 Интеграция метаболизма. Цикл является амфиболическим (катаболическим и анаболическим одновременно). Функции цикла трикарбоновых кислот Образование энергии в форме ГТФ (ATФ). Образование восстановительных эквивалентов в форме НАДН и ФАДH 2

19 NADH, ATP, succinyl CoA, citrate - Регуляция цикла трикарбоновых кислот

20 Цикл Кребса как источник биосинтетических предшественников Phosphoenol- pyruvate Glucose The citric acid cycle provides intermediates for biosyntheses

21 Glucose Glucose-6- phosphate Pyruvate Acetyl Co A Fatty Acids Amino Acids Цикл трикарбоновых кислот - общий путь окисления топливных молекул аминокислот, жирных кислот и углеводов. Топливные молекулы вступают в цикл как ацетил СоА

22 1. Цитрат синтаза Цитрат образуется путем коденсации ацетил CoA и оксалоацетата citrate synthase

23 2. Аконитаза Отщепление H 2 O от цитрата с образованием C=C связи cis-аконитата Стереоспецифичиское добавление H 2 O к cis- aконитату с образованием изоцитрата. aconitase

24 3. Изоцитратдегидрогеназа Окислительное декарбоксилирование изоцитрата к a-кетоглутарату (реакция необоротная) Первая из четырех окислительно-восстановительных реакций Водород от C-2 изоцитрата транспортируется к НАД + с образованием НАДН Оксалоацетат декарбоксилируется к a-кетоглутарату isocitrate dehydrogenase

25 4. -Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс Подобный к пируватдегидрогеназному комплексу Те же коферменты, одинаковые механизмы E 1 - a-кетоглутаратдегидрогеназа E 2 – дигидролипоилсукцинилтрансфераза E 3 - дигидролиоилдегидрогеназа -ketoglutarate dehydrogenase

26 5. Сукцинил-CoA синтетаза Реакция субстратного фосфорилирования HS- + GTP + ADP GDP + ATP Succinyl-CoA Synthetase

27 Комплекс с нескольких полипептидов, ФАД как простетическая группа Вмонтированный во внутренную мембрану митохондрий 6. Сукцинатдегидрогеназный комплекс Succinate Dehydrogenase

28 7. Фумараза Стереоспецифическое trans добавление воды к двойной связи фумарата с образованием L- малата Fumarase

29 8. Малатдегидрогеназа Malate Dehydrogenase Малат окисляется с образованием оксалоацетата

30 Стойкиометрия цикла трикарбоновых кислот Два атома С вступают в цикл как ацетил CoA Два атоми С оставляют цикл как CO 2 Четыре пары атомов гидрогена оставляют цикл в окислительних реакциях (три молекулы NAD + и одна молекула FAD восстанвливаются). Одна молекула ГТФ образуется Две молекулы воды теряются 11 АТФ (3 АТФ на НАДН, и 2 АТФ на ФАДН 2 ) при окислительном фосфолиривание 1 АТФ образуется непосредственно в цикле 1 ацетил CoA генерирует приблизительно 12 молекул АТФ