ПЕНТОЗНЫЙ ПУТЬ Биологический смысл Последовательность превращений Энергетический баланс

ПЕНТОЗНЫЙ ПУТЬ Биологический смысл Последовательность превращений Энергетический баланс Регуляция

Биологическое значение и энергетический баланс Образование восстановительных эквивалентов НАДФН+Н+ Образование рибозы для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований Синтез нуклеотидов Метаболизм других моносахаридов Структурные компоненты клетки 6 Глюкозо-6 -фосфат + 12 НАДФ + 12 H 2 O 5 Глюкозо-6 -фосфат + 12 НАДФH + 12 H+ + 6 CO 2

Суммарная схема ПФП

Метаболические превращения

Окислительный этап

Неокислительный этап (пентозный цикл)

Неокислителный этап (пентозный цикл) С 7 С 6 С 6 С 5 С 3 С 4 С 5 С 3

Первая транскетолазная реакция пентозного пути

Трансальдолазная реакция пентозного пути

Вторая транскетолазная реакция пентозного пути

Химические механизмы транскетолазной и трансальдолазной реакций пентозного пути

каталитический механизм с участием ТРР

Суммарная схема ПФП ΔG<< 0 растения

Структура восстановленного глутатиона, играющего важную роль в поддержании редокс-потенциала клетки

Роль НАДФН в поддержании окислительно-восстановительного потенциала клетки и синтезе восстановленного глутатиона

Суммирование различных вариантов использования реакций пентозного пути

ОБЩИЙ ПУТЬ КАТАБОЛИЗМА l 3 стадии катаболизма l Биологический смысл ОПК l ОПК: ЦТК + ДЦ + ОФ

3 стадии и место ОПК в общем катаболизме Стадия 1. Общие блоки Стадия 2. Общий продукт Ацетил-Ко. А Стадия 3. Общий Путь Катаболизма (ОПК) Конечные продукты АТФ НАДН

ЦТК есть первая стадия ОПК ЦТК ДЦ ОФ

ОБРАЗОВАНИЕ Ацетил-Ко. А ИЗ ПИРУВАТА l l l Транспорт пирувата Устройство и механизм ПДК Коферменты Сопряженные реакции Стехиометрия Регуляция

Перенос пирувата в митохондрии За счет электрохимического градиента

Механизм окислительного декарбоксилирования пирувата

Механизм действия тиаминового кофермента Тиазоловое кольцо

Липоевая кислота и кофермент А Пантотеновая к-та Фосфоаденозин-дифосфат β-меркаптоэтиламин Липоамид Ацетил-Кофермент-А (Ац-Ко. А)

Механизм окислительного декарбоксилирования пирувата

Электронная микроскопия ПДК Электронная микрофотография 3 D-image reconstruction

Тунелирование субстрата Интермедиаты «передаются с рук на руки» и никогда не покидают поверхности ферментов

Неравная стехиометрия и состав ПДК

Регуляция пируватдегидрогеназы Регуляция метаболитами: субстраты активируют (пируват, НАД+, АDP), продукты ингибируют (Ац-Ко. А, НАДН). Регуляция идет через киназу ПДК

История открытия 1937. Hans Krebs. Экстракты мышц образуют цитрат при добавлении оксалоацетата и либо пирувата, либо ацетата. Кребс уже знал о метаболических циклах - в 1932 он открыл цикл мочевины Круг замкнулся

История открытия 1932. Hans Krebs. 1935. Albert Szent-Gyorgyi. Только некоторые малые органические кислоты окисляются экстрактами почек и печени. Добавление любой из трех дикарбоновых кислот к экстрактам мышц повышало потребление кислорода существенно больше, чем требовалось только для их окисления. Оксалоацетат образуется из пирувата. сукцинат малат фумарат цитрат ацетат Цитрат > изоцитрат > aкетоглутарат Было известно: a-КГ > сукцинат Лимитирующие вещества. Окисление сукцината скорость-лимитирующая стадия (ингибирование малонатом) оксалоацетат пируват Karl Martius Franz Knoop. сукцинат фумарат малат Последователь ность реакций определилась

Последовательность реакций и энергетика

Once a jolly pyruvate enters the matrix Of a mitochondrion, so they say, A decarboxylating, complex dehydrogenase Converts it to acetyl coenzyme A Waltz around the cycle, Waltz around the TCA cycle today, A decarboxylating, complex dehydrogenase Turns pyruvate to acetyl Co. A Oxaloacetate looking for a partner Thinks "active acetate" looks OK, Condensing enzyme arranging a merger Makes a new citrate, and kicks out Co. A. Waltz around the cycle, Waltz around the TCA cycle today, Then its dehydrogenase gives NADH, Carbon dioxide and alpha-KG. Off with the CO 2, another oxidation Just like the PDH previously. Succinyl Co. A with a thiokinase Yields succinate and GTP. Waltz around the cycle, Waltz around the TCA cycle today, Succinyl Co. A with a thiokinase Yields succinate and GTP. Waltz around the cycle, Waltz around the TCA cycle today, Condensing enzyme arranges a merger Makes a new citrate, and kicks out Co. A. Succinate's oxidized by its dehydrogenase Reducing FAD, giving fumarate; Fumarase makes malate; another dehydrogenase Generates oxaloacetate. Along comes aconitase, a hydrodehydrogenase, Gives isocitrate reversibly, Then its dehydrogenase gives NADH, Carbon dioxide and alpha-KG. Waltz around the cycle, Waltz around the TCA cycle today, Fumarase makes malate; another dehydrogenase Generates oxaloacetate.

Еще раз про энергетический баланс ЩУКа съела ацетат, получается цитрат через цис-аконитат будет он изоцитрат водороды отдав НАД, он теряет СО 2 этому безмерно рад альфа-кетоглутарат окисление грядет — НАД похитил водород ТДФ, коэнзим. А забирают СО 2 а энергия едва в сукциниле появилась сразу ГТФ родилась и остался сукцинат вот добрался он до ФАДа — водороды тому надо фумарат воды напился, и в малат он превратился тут к малату НАД пришел, водороды приобрел ЩУКа снова объявилась и тихонько затаилась Караулить ацетат. . .

Асимметрия цикла Вводимая карбоксильная группа удаляется на втором цикле

Термодинамика цикла -31, 4 +6, 3 +29, 7 -8, 4 сопряжение Величины DG 0’, к. Дж/моль самая медленная +3, 8 -30, 1 0 -3, 3

Механизм цитратсинтазной реакции Последовательная упорядоченная двусубстратная реакция (ordered single displacement) 1 2

Аконитазная реакция ΔG' +6, 3 Аконитат гидратаза -8, 4 http: //web-local. rudn. ru/video_upload//a 47 eae 8 b 44 ce 3110541691 d 9 b 5436233. swf

Первое окисление: изоцитрат-ДГ Окислительное декарбоксилирование Две формы фермента: НАД+-зависимый – в матриксе митохондрий и НАДФ+-зависимый – в матриксе и цитозоле

Второе окисление: α-кетоглутарат-ДГ ΔG’= -30, 1 Самая «движущая» реакция

α-кетоглутарат-ДГ – аналог ПДК Механизм практически идентичен ПДК: комплекс из 3 ферментов и тех же 5 коферментов НО: первичная структура белков отлична

Механизм сукцинаттиокиназной реакции

"Зацикливающие" реакции Конкурентный ингибитор Крайне стереоспецифичный фермент, аналоги не узнаются

Регуляция ЦТК Регуляция метаболитами: преимущественно за счет АТФ и НАДН - продуктов ЦТК + эффект субстратного туннелирования

Другие функции ЦТК Анаболические функции l l Анаплеротические реакции

Биосинтез у анаэробов У них нет α-КГ-ДГ

Анаболическая функция ЦТК

Анаплеротические реакции Восполнение компонентов цикла и компенсация оксалоацетата

Пируваткарбоксилаза, биотин и оксалоацетат

Общая стратегия для решения сходных задач Ацетат СО 2 Ацил

Челночный механизм транспорта ацетил-Ко. А Экспорт цитрата из митохондрий и возврат малата и пирувата