Portalda reklama

Krebs siklida qancha reaksiyalar bor. Trikarboksilik kislota (TCA) aylanishi. TCA metabolitlari hovuzini aminokislotalardan to'ldirish

Men bu nima haqida, Krebs tsikli nima uchun va u metabolizmda qanday o'rin egallashi haqida gapirdim. Keling, ushbu tsiklning haqiqiy reaktsiyalariga o'taylik.

Darhol band qilishimga ijozat bering - shaxsan men uchun yuqoridagi savollarni tahlil qilgunimcha, reaktsiyalarni yodlash mutlaqo ma'nosiz mashq edi. Ammo agar siz nazariyani allaqachon tushungan bo'lsangiz, men amaliyotga o'tishni taklif qilaman.

Krebs siklini yozishning ko'plab usullarini ko'rishingiz mumkin. Ko'pincha bunday variantlar mavjud:

Ammo bu menga T.T.Beryozov mualliflarining biokimyo bo'yicha yaxshi eski darsligidan reaktsiyalarni yozishning eng qulay usuli bo'lib tuyuldi. va Korovkina B.V.

Birinchi reaktsiya

Bizga allaqachon tanish bo'lgan atsetil-KoA va oksaloatsetat birlashadi va sitratga aylanadi, ya'ni limon kislotasi.

Ikkinchi reaktsiya

Endi biz limon kislotasini olamiz va uni aylantiramiz izol kislotasi... Ushbu moddaning yana bir nomi izotsitratdir.

Aslida, bu reaktsiya biroz murakkabroq, oraliq bosqich - sis-akonitik kislota hosil bo'lishi orqali. Lekin siz yaxshiroq eslab qolishingiz uchun soddalashtirishga qaror qildim. Agar kerak bo'lsa, qolganlarini eslab qolsangiz, etishmayotgan qadamni bu erga qo'shishingiz mumkin.

Asosan, ikkita funktsional guruh shunchaki joylarni almashtirdilar.

Uchinchi reaktsiya

Shunday qilib, biz izotsik kislota oldik. Endi uni dekarboksillash (ya'ni COOHni chimchilash) va dehidrogenlash (ya'ni H ni chimchilash) kerak. Olingan modda a-ketoglutarat.

Bu reaktsiya HADH 2 kompleksining bu erda hosil bo'lishi bilan diqqatga sazovordir. Bu shuni anglatadiki, NAD tashuvchisi nafas olish zanjirini boshlash uchun vodorodni oladi.

Menga Berezov va Korovkinning darslikdagi Krebs tsiklining reaktsiyalari versiyasi yoqadi, chunki reaktsiyalarda ishtirok etuvchi atomlar va funktsional guruhlar bir vaqtning o'zida aniq ko'rinadi.

To'rtinchi reaktsiya

Nikotin yana soat mexanizmi kabi ishlaydi amid adenin dinukleotid, ya'ni YUQORIDA... Bu ulug'vor tashuvchi bu erda, oxirgi bosqichda bo'lgani kabi, vodorodni qo'lga olish va uni nafas olish zanjiriga olib borish uchun paydo bo'ladi.

Aytgancha, natijada olingan moddadir suksinil-KoA sizni qo'rqitmasligi kerak. Suksinat - bioorganik kimyo davridan beri sizga tanish bo'lgan süksin kislotasining yana bir nomi. Suksinil-koa süksin kislotasining koenzim-A bilan birikmasidir. Bu süksin kislotasining esteri deb aytishimiz mumkin.

Beshinchi reaktsiya

Oxirgi bosqichda biz suksinil-KoA süksin kislotasining esteri ekanligini aytdik. Va endi biz o'zimizni olamiz süksin kislotasi, ya'ni suksinat, suksinil-KoA dan. Juda muhim nuqta: bu reaktsiyada substratning fosforlanishi.

Umuman fosforlanish (u oksidlovchi va substrat bo'lishi mumkin) to'liq hosil bo'lishi uchun PO 3 fosfor guruhini HDF yoki ATP ga qo'shishdir. GTF, yoki mos ravishda ATP. Substrat shu bilan ajralib turadiki, bu juda fosforli guruh uni o'z ichiga olgan har qanday moddadan ajralib turadi. Oddiy qilib aytganda, u SUBSTRATE dan GDF yoki ADF ga o'tkaziladi. Shuning uchun u "substrat fosforillanishi" deb ataladi.

Yana bir bor: substrat fosforlanishining boshida bizda difosfat molekulasi - guanozin difosfat yoki adenozin difosfat mavjud. Fosforlanish shundan iboratki, ikkita fosfor kislotasi qoldig'i - HDF yoki ADP bo'lgan molekula guanozin TRIFosfat yoki adenozin TRIfosfat hosil qilish uchun uchta fosfor kislotasi qoldig'i bo'lgan molekulaga "to'ldirilgan". Bu jarayon suksinil-KoA ni suksinatga (ya'ni süksin kislotasi) aylantirish jarayonida sodir bo'ladi.

Diagrammada siz F (n) harflarini ko'rishingiz mumkin. Bu noorganik fosfat degan ma'noni anglatadi. Noorganik fosfat substratdan HDF ga o'tkaziladi, shuning uchun reaksiya mahsulotlarida yaxshi, yuqori sifatli GTP mavjud. Endi reaktsiyaning o'zini ko'rib chiqaylik:

Oltinchi reaktsiya

Keyingi transformatsiya. Bu safar biz oxirgi bosqichda olgan süksin kislotasiga aylanadi fumarat, yangi qo'sh bog'lanishga e'tibor bering.

Diagrammada reaktsiya qanday ishtirok etishi aniq ko'rsatilgan FAD: Proton va elektronlarning bu tinimsiz tashuvchisi vodorodni oladi va uni to'g'ridan-to'g'ri nafas olish zanjiriga tortadi.

Ettinchi reaktsiya

Biz allaqachon uy maydonidamiz. Krebs tsiklining oxirgi bosqichi fumaratning L-malatga aylanishidir. L-malat - boshqa ism L-molik kislota, bioorganik kimyo kursidan tanish.

Agar siz reaksiyaning o'ziga qarasangiz, birinchidan, u ikkala yo'nalishda ham borishini, ikkinchidan, uning mohiyati hidratsiya ekanligini ko'rasiz. Ya'ni, fumarat oddiygina suv molekulasini o'ziga biriktiradi, natijada L-molik kislota hosil bo'ladi.

Sakkizinchi reaktsiya

Krebs siklining oxirgi reaksiyasi L-molik kislotaning oksaloatsetatga oksidlanishi, ya'ni oksaloasetik kislota... Siz tasavvur qilganingizdek, "oksaloatsetat" va "oksaloatsetat kislotasi" sinonimdir. Oksaloatsetik kislota Krebs tsiklining birinchi reaktsiyasining tarkibiy qismi ekanligini eslaysiz.

Bu erda biz reaktsiyaning o'ziga xosligini ta'kidlaymiz: NADH 2 hosil bo'lishi, bu elektronlarni nafas olish zanjiriga olib boradi. 3,4 va 6 reaksiyalarni ham unutmang, nafas olish zanjiri uchun elektronlar va protonlarning hosil bo'lgan tashuvchilari ham mavjud.

Ko'rib turganingizdek, men NADH va FADH2 hosil bo'ladigan reaktsiyalarni qizil rang bilan alohida ta'kidladim. Bular nafas olish zanjiri uchun juda muhim moddalardir. Yashil rangda men substrat fosforlanishi sodir bo'ladigan va GTP olinadigan reaktsiyani ta'kidladim.

Bularning barchasini qanday eslaysiz?

Aslida, unchalik qiyin emas. Mening ikkita maqolamni, shuningdek, o'quv qo'llanma va ma'ruzalarimni to'liq o'qib chiqqandan so'ng, siz shunchaki ushbu reaktsiyalarni yozishni mashq qilishingiz kerak. Men Krebs siklini 4 ta reaksiya bloklarida yodlashni tavsiya qilaman. Ushbu 4 ta reaktsiyani bir necha marta yozing, har biri uchun xotirangizga mos keladigan assotsiatsiyani tanlang.

Misol uchun, men darhol ikkinchi reaktsiyani juda oson esladim, unda limon kislotasidan izolat kislotasi hosil bo'ladi (menimcha, u bilan hamma bolalikdan tanish).

Siz shuningdek eslatmalardan foydalanishingiz mumkin, masalan: " To'liq ananas va bir bo'lak sufle - bu mening bugungi tushligim, bu qatorga mos keladi - sitrat, cis-akonitat, izotsitrat, alfa-ketoglutarat, suksinil-KoA, suksinat, fumarat, malat, oksaloatsetat. Shunga o'xshashlar to'plami mavjud.

Lekin, to‘g‘risini aytsam, bu she’rlarni deyarli yoqtirmasdim. Menimcha, reaktsiyalar ketma-ketligini eslab qolish osonroq. Krebs tsiklini ikki qismga bo'lish menga juda ko'p yordam berdi, har birida soatiga bir necha marta yozishni mashq qildim. Qoida tariqasida, bu psixologiya yoki bioetika kabi juftlikda sodir bo'ldi. Bu juda qulay - ma'ruzadan chalg'imasdan, siz tom ma'noda reaksiyalarni eslab, ularni yozishga bir daqiqa sarflashingiz va keyin ularni to'g'ri variant bilan tekshirishingiz mumkin.

Aytgancha, ba'zi universitetlarda biokimyo bo'yicha testlar va imtihonlar uchun o'qituvchilarning o'zlari reaktsiyalar to'g'risida bilim talab qilmaydilar. Siz shunchaki Krebs tsikli nima ekanligini, u qaerda sodir bo'lishini, uning xususiyatlari va ma'nosini va, albatta, o'zgarishlar zanjirining o'zini bilishingiz kerak. Faqat zanjirni formulalarsiz, faqat moddalar nomlaridan foydalangan holda nomlash mumkin. Bu yondashuv, menimcha, mantiqiy.

Umid qilamanki, trikarboksilik kislota aylanishi bo'yicha qo'llanma sizga yordam berdi. Va shuni eslatib o'tmoqchimanki, bu ikki maqola sizning ma'ruzalaringiz va darsliklaringizni to'liq o'rnini bosa olmaydi. Men ularni faqat Krebs tsikli nima ekanligini tushunishingiz uchun yozdim. Agar siz to'satdan mening qo'llanmamda biron bir xatoni ko'rsangiz, bu haqda sharhlarda yozing. E'tiboringiz uchun tashakkur!

Qisqacha tarixiy ma'lumotlar

Bizning sevimli tsiklimiz TCA yoki trikarboksilik kislotalarning aylanishi - Yerda va Yer ostida va Yerda hayot ... To'xtang, lekin umuman olganda bu eng ajoyib mexanizm - bu universal, u oksidlanish yo'li bilan. tirik organizmlar hujayralarida uglevodlar, yog'lar, oqsillarning parchalanish mahsulotlari, natijada biz tanamiz faoliyati uchun energiya olamiz.

Bu jarayonni Krebs Xans ochib berdi, buning uchun u Nobel mukofotini oldi!

U 1900-yil 25-avgustda Germaniyaning Xildeshaym shahrida tug‘ilgan. U Gamburg universitetida tibbiy ta'lim oldi, Berlinda Otto Warburg rahbarligida biokimyoviy tadqiqotlarni davom ettirdi.

1930 yilda u o'z shogirdi bilan birgalikda tirik dunyoning ko'plab vakillari, shu jumladan odamlarda mavjud bo'lgan organizmdagi ammiakni zararsizlantirish jarayonini kashf etdi. Ushbu tsikl karbamid sikli bo'lib, №1 Krebs tsikli deb ham ataladi.

Gitler hokimiyat tepasiga kelgach, Xans Buyuk Britaniyaga hijrat qildi va u erda Kembrij va Sheffild universitetlarida fanni o'rganishni davom ettirdi. Vengriyalik biokimyogar Albert Szent-Dyordjining tadqiqotlarini rivojlantirib, u tushunchaga ega bo'ladi va eng mashhur Krebs siklini № 2 yoki boshqacha qilib aytganda, "Szent-Györdyi - Krebs tsikli" ni yaratadi - 1937 yil.

Tadqiqot natijalari maqolani chop etishdan bosh tortgan "Nature" jurnaliga yuboriladi. Keyin matn Gollandiyadagi "Enzymologia" jurnaliga boradi. Krebs 1953 yilda fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofotini oladi.

Bu kashfiyot hayratlanarli edi: 1935 yilda Szent-Gyorgyi süksinik, oksalatsetik, fumarik va olma kislotalari (barcha 4 kislota hayvon hujayralarining tabiiy kimyoviy tarkibiy qismidir) kaptarning pektoral mushaklarida oksidlanish jarayonini kuchaytirishini aniqladi. Qaysi ezilgan.

Aynan u erda metabolik jarayonlar eng katta tezlikda boradi.

F. Knoop va K. Martius 1937 yilda limon kislotasi oraliq mahsulot, cis - akonit kislotasi orqali izoliy kislotaga aylanishini aniqladilar. Bundan tashqari, izotsitrik kislota a-ketoglutar kislotaga va süksin kislotasiga aylanishi mumkin.

Krebs kaptarning pektoral mushaklari tomonidan O2 ni singdirishda kislotalarning ta'sirini payqadi va PVX oksidlanishiga va atsetil-koenzim A shakllanishiga faollashtiruvchi ta'sir ko'rsatdi. Bundan tashqari, mushakdagi jarayonlar malon kislotasi tomonidan inhibe qilingan. süksinik kislotaga o'xshaydi va substrati süksin kislotasi bo'lgan fermentlarni raqobatbardosh ravishda inhibe qilishi mumkin ...

Krebs reaksiya muhitiga malon kislotasini qo'shganda a-ketoglutar, limon va suksin kislotalarining to'planishi boshlandi. Shunday qilib, a-ketoglutarik, limon kislotasining birgalikdagi ta'siri süksinik kislota hosil bo'lishiga olib kelishi aniq.

Xans yana 20 dan ortiq moddalarni o'rgandi, ammo ular oksidlanishga ta'sir qilmadi. Olingan ma'lumotlarni taqqoslab, Krebs tsiklni oldi. Dastlab, tadqiqotchi jarayon limon yoki izotsitrik kislotadan boshlanishini aniq ayta olmadi, shuning uchun uni "uchkarbon kislotasi aylanishi" deb atadi.

Biz endi bilamizki, birinchisi limon kislotasi, shuning uchun sitrat aylanishi yoki limon kislotasi aylanishi to'g'ri.

Eukaryotlarda TCA reaktsiyalari mitoxondriyalarda sodir bo'ladi, 1 dan tashqari barcha kataliz fermentlari mitoxondriyal matritsada erkin holatda bo'ladi, ichki mitoxondriyal membranada lokalizatsiya qilingan va suksinat dehidrogenazadan tashqari. ikki qavatli lipid. Prokariotlarda sikl reaktsiyalari sitoplazmada sodir bo'ladi.

Keling, tsikl ishtirokchilari bilan tanishamiz:

1) atsetil-koenzim A:
- asetil guruhi - asetil guruhi
- koenzim A - koenzim A:

2) PIKE - oksaloatsetat - oksalat-sirka kislotasi:
go'yo u ikki qismdan iborat: oksalat va sirka kislotasi.

3-4) limon va izol kislotasi:

5) a-ketoglutar kislotasi:

6) suksinil-koenzim A:

7) süksin kislotasi:

8) Fumar kislotasi:

9) olma kislotasi:

Reaksiyalar qanday sodir bo'ladi? Umuman olganda, biz hammamiz quyidagi rasmda ko'rsatilgan uzukning ko'rinishiga o'rganib qolganmiz. Hatto quyida ham hamma narsa bosqichma-bosqich rejalashtirilgan:

1. Asetil-koenzim A va oksalat-sirka kislotasi ➙ limon kislotasining kondensatsiyasi.

Asetil-koenzim A ning konversiyasi oksalat-sirka kislotasi bilan kondensatsiyalanish bilan boshlanadi, natijada limon kislotasi hosil bo'ladi.

Reaksiya ATP sarfini talab qilmaydi, chunki bu jarayon uchun energiya yuqori energiyali atsetil-koenzim A bilan tioeter bog'lanishining gidrolizlanishi natijasida ta'minlanadi:

2. Limon kislotasi sis-akonitik kislota orqali izolimon kislotasiga o'tadi.

Limon kislotasining izo-limon kislotasiga izomerlanishi sodir bo'ladi. Transformatsiya fermenti - akonitaz - avval limon kislotasini suvsizlantiradi va sis-akonitik kislota hosil qiladi, so'ngra suvni metabolitning qo'sh bog'iga birlashtiradi va izotsitrik kislota hosil qiladi:

3. Izolimon suvsizlanib, a-ketoglutar kislota va CO2 hosil qiladi.

Izolik kislota koenzimi NAD bo'lgan o'ziga xos dehidrogenaza bilan oksidlanadi.

Oksidlanish bilan bir vaqtda izotsitrik kislotaning dekarboksillanishi sodir bo'ladi. Transformatsiyalar natijasida a-ketoglutar kislota hosil bo'ladi.

4. Alfa-ketoglutar kislota suvsizlanadi ➙ suksinil-koenzim A va CO2.

Keyingi bosqich - a-ketoglutar kislotaning oksidlovchi dekarboksillanishi.

Mexanizmi, tuzilishi va ta'siri bo'yicha piruvat dehidrogenaza kompleksiga o'xshash a-ketoglutarat dehidrogenaza kompleksi tomonidan katalizlanadi. Natijada suksinil-KoA hosil bo'ladi.

5. Suksinil-koenzim A ➙ süksin kislotasi.

Suksinil-KoA erkin süksin kislotasiga gidrolizlanadi, chiqarilgan energiya guanozin trifosfat hosil bo'lishi orqali saqlanadi. Ushbu bosqich energiya to'g'ridan-to'g'ri chiqariladigan tsikldagi yagona bosqichdir.

6. Suksin kislotasi suvsizlanadi ➙ fumarik.

Süksin kislotasining dehidrogenlanishi suksinatdehidrogenaza tomonidan tezlashadi, uning kofermenti FAD hisoblanadi.

7. Fumarik gidratlangan ➙ olma.

Suksinik kislotani gidrogenlashda hosil bo'lgan fumarin kislotasi gidratlanadi va molik kislota hosil bo'ladi.

8. Molik kislota suvsizlanadi ➙ Oksalat-Aksatik - sikl yopiladi.

Yakuniy jarayon - malatdehidrogenaza tomonidan katalizlangan molik kislota dehidrogenatsiyasi;

Ushbu bosqichning natijasi metabolit bo'lib, undan trikarboksilik kislotalarning aylanishi boshlanadi - oksalat-sirka kislotasi.

Keyingi siklning 1 reaksiyasida boshqa m-la atsetil-koenzim A kiradi.

Ushbu tsiklni qanday eslaysiz? Shunchaki!

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

2) Yana bir uzun she'r:

Pike asetat yedi, sitrat chiqdi,
Siskonit orqali u izotsitrat bo'ladi.
Suv berish CO2 ni yo'qotadi,
Alfa-ketoglutarat bundan juda xursand.
Oksidlanish keladi - OVER suvni o'g'irladi,
TDF, koenzim A CO2ni olib tashlaydi.
Va energiya suksinilda zo'rg'a paydo bo'ldi,
Bir vaqtning o'zida ATP tug'ildi va suksinat qoldi.
Endi u FADga keldi - unga suv kerak,
Fumarat suv ichdi va u malatga aylandi.
Keyin u NADni malate qildi, u suv oldi,
QOR PIKE paydo bo'ldi va jimgina yashirindi.

3) Asl she'r qisqaroq:

PIKE ACETYL LIMONIL,
Ammo Narcissa KON qo'rqib ketdi,
U undan yuqori ISOLYMONO
ALPHA - KETO GLOOTED.
KOENZIM BILAN SUKSINIZALANGAN,
YANTAR FUMAROVo,
Qish uchun olma,
Yana PIKE ga aylandi.

Ushbu metabolik yo'l uni kashf etgan muallif - G. Krebs sharafiga nomlangan, u (F. Lipman bilan birga) 1953 yilda ushbu kashfiyot uchun Nobel mukofotini olgan. Limon kislotasi aylanishi oziq-ovqatdagi oqsillar, yog'lar va uglevodlarning parchalanishidan bo'sh energiyaning ko'p qismini oladi. Krebs tsikli markaziy metabolik yo'ldir.

Mitoxondriyal matritsada piruvatning oksidlovchi dekarboksillanishi natijasida hosil bo'lgan atsetil-KoA ketma-ket oksidlanish reaktsiyalari zanjiriga kiradi. Sakkizta shunday reaktsiya mavjud.

1-reaksiya - limon kislotasining hosil bo'lishi... Sitrat sitrat sintaza fermenti (suv ishtirokida) yordamida atsetil-KoA ning atsetil qoldig'ini oksalatsetat (OA) bilan kondensatsiya qilish natijasida hosil bo'ladi:

Bu reaksiya amalda qaytmas, chunki u energiyaga boy atsetil ~ S-CoA tioefir bog'ini parchalaydi.

2-reaksiya - izotsitrik kislota hosil bo'lishi. Bu reaksiya temir saqlovchi (Fe - gem bo'lmagan) ferment - akonitaz tomonidan katalizlanadi. Reaksiya hosil bo'lish bosqichidan o'tadi cis-akonit kislotasi (limon kislotasi hosil bo'lish uchun suvsizlanishga uchraydi cis-akonit kislotasi, u suv molekulasini biriktirib, izolat kislotasiga aylanadi).

3-reaksiya - izotsitrik kislotaning degidrogenlanishi va bevosita dekarboksillanishi. Reaksiya NAD + - qaram ferment izotsitrat dehidrogenaza tomonidan katalizlanadi. Ferment marganets (yoki magniy) ionlarining mavjudligini talab qiladi. O'z tabiatiga ko'ra allosterik oqsil bo'lgan izotsitrat dehidrogenaza o'ziga xos faollashtiruvchi - ADPni talab qiladi.

4-reaksiya - a-ketoglutar kislotaning oksidlovchi dekarboksillanishi. Jarayon a-ketoglutarat dehidrogenaza tomonidan katalizlanadi - tuzilishi va ta'sir mexanizmi bo'yicha piruvat dehidrogenaza kompleksiga o'xshash ferment kompleksi. U bir xil koenzimlarni o'z ichiga oladi: TPF, LA va FAD - kompleksning o'z kofermentlari; CoA-SH va NAD + tashqi kofermentlardir.

5-reaksiya - substrat fosforlanishi. Reaksiyaning mohiyati suksinil-KoA (yuqori energiyali birikma) ning energiyaga boy aloqasini fosforik kislota ishtirokida HDF ga o'tkazishdir - bu holda molekulasi reaksiyaga kirishadigan GTP hosil bo'ladi. qayta fosforlanish ADP bilan - ATP hosil bo'ladi.

6-reaksiya - süksin kislotasini suksinatdehidrogenaza bilan degidrogenlash. Ferment vodorodni to'g'ridan-to'g'ri substratdan (suksinat) ichki mitoxondriyal membrananing ubikinoniga o'tkazadi. Suksinat dehidrogenaza - mitoxondrial nafas olish zanjirining II kompleksi. Bu reaksiyadagi koenzim FAD hisoblanadi.

7-reaksiya - fumaza fermenti ta'sirida olma kislotasi hosil bo'lishi. Fumaraza (fumaratgidrataz) fumar kislotasini gidratlaydi - olma kislotasi hosil bo'ladi va uning L-form, chunki ferment stereospesifikdir.


8-reaksiya - oksalatsetat hosil bo'lishi. Reaksiya katalizlanadi malat dehidrogenaza , ulardan NAD + koferment bo'lib xizmat qiladi. Ferment ta'sirida hosil bo'lgan oksalatsetat yana Krebs sikliga kiradi va butun tsiklik jarayon takrorlanadi.

Oxirgi uchta reaksiya qaytar, lekin NADH?H + nafas olish zanjiri tomonidan tutilganligi sababli, reaktsiya muvozanati o'ngga siljiydi, ya'ni. oksalatsetat hosil bo'lishiga qaratilgan. Ko'rib turganingizdek, tsiklning bir inqilobida to'liq oksidlanish, atsetil-KoA molekulasining "yonishi" sodir bo'ladi. Tsikl davomida nikotinamid va flavin kofermentlarining reduksiyalangan shakllari hosil bo'lib, ular mitoxondriyalarning nafas olish zanjirida oksidlanadi. Shunday qilib, Krebs tsikli hujayrali nafas olish jarayoni bilan chambarchas bog'liq.

Trikarboksilik kislota siklining vazifalari xilma-xildir:

· Integral - Krebs sikli - hujayraning eng muhim tarkibiy qismlarining parchalanishi va sintezi jarayonlarini birlashtiruvchi markaziy metabolik yo'l.

· Anabolik - siklning substratlari ko'plab boshqa birikmalarni sintez qilish uchun ishlatiladi: oksalatsetat glyukoza sintezi (glyukoneogenez) va aspartik kislota sintezi uchun, atsetil-KoA - gem sintezi uchun, a-ketoglutarat - sintez uchun ishlatiladi. glutamik kislota, atsetil-KoA - yog 'kislotalari, xolesterin, steroid gormonlar, aseton tanalari va boshqalarni sintez qilish uchun.

· Katabolik - bu tsiklda glyukoza, yog 'kislotalari, ketogen aminokislotalarning parchalanish mahsulotlari o'z sayohatini yakunlaydi - ularning barchasi atsetil-KoA ga aylanadi; glutamik kislota - a-ketoglutar kislotaga; aspartik - oksaloatsetatga va boshqalar.

· Aslida energiya - siklning reaksiyalaridan biri (suksinil-KoA ning parchalanishi) substrat fosforlanish reaktsiyasidir. Ushbu reaksiya jarayonida bitta GTP molekulasi hosil bo'ladi (fosforlanish reaktsiyasi ATP hosil bo'lishiga olib keladi).

· Vodorod donori - uchta NAD+-ga bog'liq dehidrogenazalar (izotsitrat, a-ketoglutarat va malatdehidrogenazalar) va FADga bog'liq suksinatdehidrogenaza ishtirokida 3 NADH?H+ va 1 FADH 2 hosil bo'ladi. Bu qisqartirilgan koenzimlar mitoxondrial nafas olish zanjiri uchun vodorod donorlari bo'lib, vodorodni uzatish energiyasi ATP sintezi uchun ishlatiladi.

· Anaplerotik - to'ldirish. Krebs siklining katta miqdordagi substratlari turli birikmalarni sintez qilish uchun ishlatiladi va tsiklni tark etadi. Ushbu yo'qotishlarni qoplaydigan reaktsiyalardan biri piruvat karboksilaza tomonidan katalizlangan reaktsiyadir.

Krebs siklining reaksiya tezligi hujayraning energiya talablari bilan belgilanadi

Krebs siklining reaksiya tezligi to'qimalarning nafas olish jarayonining intensivligi va u bilan bog'liq oksidlovchi fosforlanish - nafas olishni nazorat qilish bilan bog'liq. Hujayraning etarli energiya ta'minotini aks ettiruvchi barcha metabolitlar Krebs tsiklining inhibitorlari hisoblanadi. ATP / ADP nisbatining oshishi hujayraning etarli energiya ta'minoti ko'rsatkichidir va tsiklning faolligini pasaytiradi. NAD + / NADH, FAD / FADH 2 nisbatining oshishi energiya tanqisligini ko'rsatadi va Krebs siklida oksidlanish jarayonlarining tezlashishi signalidir.

Regulyatorlarning asosiy harakati uchta asosiy fermentning faolligiga qaratilgan: sitrat sintaza, izotsitrat dehidrogenaza va a-ketoglutarat dehidrogenaza. Allosterik sitrat sintaza inhibitörleri ATP, yog 'kislotalari. Ba'zi hujayralarda sitrat va NADH uning ingibitorlari rolini o'ynaydi. Izotsitrat dehidrogenaza ADP tomonidan allosterik tarzda faollashadi va NADH + H + darajasining oshishi bilan inhibe qilinadi.

Guruch. 5.15. Trikarboksilik kislota aylanishi (Krebs sikli)

Ikkinchisi, shuningdek, a-ketoglutarat dehidrogenaza inhibitori bo'lib, uning faolligi ham suksinil-KoA darajasining oshishi bilan kamayadi.

Krebs siklining faolligi ko'p jihatdan substratlarning mavjudligiga bog'liq. Substratlarning tsikldan doimiy "oqishi" (masalan, ammiak bilan zaharlanishda) hujayralarni energiya bilan ta'minlashda sezilarli buzilishlarga olib kelishi mumkin.

Glyukoza oksidlanishining pentozafosfat yo'li hujayradagi qaytaruvchi sintezlarga xizmat qiladi.

Nomidan ko'rinib turibdiki, hujayra uchun juda zarur bo'lgan pentoza fosfatlar bu yo'lda hosil bo'ladi. Pentozalarning hosil bo'lishi glyukozaning birinchi uglerod atomining oksidlanishi va yo'q qilinishi bilan birga kelganligi sababli, bu yo'l ham deyiladi. apotomik (cho'qqi- yuqori).

Pentoza fosfat yo'lini ikki qismga bo'lish mumkin: oksidlovchi va oksidlanmaydigan. Uchta reaksiyani o'z ichiga olgan oksidlovchi qismida NADPH-H + va ribuloza-5-fosfat hosil bo'ladi. Oksidlanmagan qismida ribuloza-5-fosfat 3, 4, 5, 6, 7 va 8 uglerod atomli turli xil monosaxaridlarga aylanadi; yakuniy mahsulotlar fruktoza-6-fosfat va 3-PHA.

· Oksidlovchi qism . Birinchi reaktsiya-glyukoza-6-fosfatning glyukoza-6-fosfatdegidrogenaza bilan degidrogenlanishi, 6-fosfoglyukon kislotasi d-lakton va NADPH hosil bo'lishi?H + (NADP +) - koenzim glyukoza-6-fosfat dehidrogenaza).

Ikkinchi reaktsiya- 6-fosfoglyukonolaktonning glyukonolakton gidrolaza bilan gidrolizlanishi. Reaksiya mahsuloti 6-fosfoglyukonatdir.

Uchinchi reaktsiya- kofermenti NADP+ bo'lgan 6-fosfoglyukonatdehidrogenaza fermenti ta'sirida 6-fosfoglyukonolaktonning dehidrogenatsiyasi va dekarboksillanishi. Reaksiya jarayonida koferment kamayadi va C-1 glyukoza parchalanib, ribuloza-5-fosfat hosil qiladi.

· Oksidlanmagan qism ... Birinchi, oksidlovchidan farqli o'laroq, pentoza fosfat yo'lining ushbu qismidagi barcha reaktsiyalar qaytariladi (5.16-rasm).

5.16-rasm.Pentozafosfat yo'lining oksidlovchi qismi (F-variant)

Ribuloza-5-fosfat izomerlanishi mumkin (ferment - ketoizomeraz ) riboza-5-fosfatga aylanadi va epimerizatsiyalanadi (ferment - epimeraza ) ksiluloza-5-fosfatga. Shundan so'ng ikki turdagi reaktsiyalar: transketolaza va transaldolaza.

Transketolaza(koenzim - tiamin pirofosfat) ikki uglerodli parchani ajratib, uni boshqa shakarlarga o'tkazadi (diagrammaga qarang). Transaldolaza uch uglerodli parchalarni uzatadi.

Birinchi reaksiya riboza-5-fosfat va ksiluloza-5-fosfatdir. Bu transketolaza reaktsiyasi: 2C-fragment ksiluloza-5-fosfatdan riboza-5-fosfatga o'tadi.

Keyin hosil bo'lgan ikkita birikma bir-biri bilan transaldolaza reaktsiyasida reaksiyaga kirishadi; Bundan tashqari, 3C-fragmentning sedoheptuloza-7-fosfatdan 3-PHAga o'tishi natijasida eritrozo-4-fosfat va fruktoza-6-fosfat hosil bo'ladi.Bu pentoza-fosfat yo'lining F-variantidir. Bu yog 'to'qimalariga xosdir.

Biroq, reaktsiyalar boshqa yo'ldan borishi mumkin (5.17-rasm), bu L-variant deb ataladi. Bu jigar va boshqa organlarda sodir bo'ladi. Bunda transaldolaza reaksiyasida oktuloza-1,8-difosfat hosil bo'ladi.

5.17-rasm. Glyukoza almashinuvining pentoza fosfat (apotomik) yo'li (oktuloza yoki L-variant)

Eritrozo-4-fosfat va fruktoza-6-fosfat transketolaza reaktsiyasiga kirishishi mumkin, natijada fruktoza-6-fosfat va 3-PHA hosil bo'ladi.

Pentozafosfat yo‘lining oksidlovchi va oksidlanmaydigan qismlarining umumiy tenglamasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:

Glyukoza-6-F + 7H 2 O + 12NADP + 5 Pentoso-5-F + 6CO 2 + 12 NADPH?H + + Fn.

Keyin PVX-dehidrogenaza reaktsiyasida hosil bo'lgan atsetil-SCoA kiradi trikarboksilik kislota aylanishi(CTC, limon kislotasi aylanishi, Krebs tsikli). Piruvatdan tashqari, keto kislotalar aminokislotalar katabolizmi yoki boshqa moddalar.

Trikarboksilik kislota aylanishi

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

Birinchi reaktsiya bog'lanadi asetil va oksaloatsetat(oksaloasetik kislota) hosil qiladi sitrat(limon kislotasi), keyin limon kislotasi ga izomerlanadi izotsitrat va CO 2 ning birgalikda evolyutsiyasi va NAD ning kamayishi bilan ikkita dehidrogenatsiya reaktsiyasi.

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

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

Oxirgi uchta reaktsiya deb atalmishni tashkil qiladi biokimyoviy sabab(FADga bog'liq dehidrogenatsiya, hidratsiya va NADga bog'liq dehidrogenatsiya, u keto guruhini suksinat tuzilishiga kiritish uchun ishlatiladi. Bu motiv reaktsiyalarda ham mavjud. yog 'kislotalarining b-oksidlanishi... Teskari tartibda (tiklash, de hidratsiya va tiklanish) bu motiv reaksiyalarda kuzatiladi yog 'kislotalarining sintezi.

DTC funktsiyalari

1. Energiya

  • avlod vodorod atomlari ish uchun nafas olish zanjiri, ya'ni uchta NADH molekulasi va bitta FADH2 molekulasi,
  • bitta molekulaning sintezi GTF(ATP ga teng).

2. Anabolik. CTCda tuziladi

TCA ning anabolik reaktsiyalari

Trikarboksilik kislota aylanishini tartibga solish

Allosterik tartibga solish

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

Oksaloatsetat mavjudligini tartibga solish

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

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

1)Pirouzum kislotasi glyukoza yoki alanindan hosil bo'lgan,

Piruvatdan oksaloatsetat sintezi

Fermentlar faolligini tartibga solish piruvat karboksilaza ishtirokida amalga oshirildi asetil-SCoA... U allosterik 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 Natijada transaminatsiya yoki AMP-IMP 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 metabolitlariga aylana oladilar, 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 faollashtirish vazifasini bajaradi keton tanachalarining sintezi va ketoatsidoz qon plazmasi at yetarli emas oksaloatsetat miqdori jigarda... Bu holat insulinga bog'liq diabetes mellitus (1-toifa diabet) va ro'za tutishning dekompensatsiyasi bilan kuzatiladi. Jigardagi bu buzilishlar bilan jarayon faollashadi glyukoneogenez, 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 to'planishi atsetil guruhidan foydalanish uchun zaxira yo'lni ishga tushiradi - keton tanachalarining sintezi... Shu bilan birga, 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 tasvirlangan tartibga solish usuli chiroyli formulaning tasviridir " Yog'lar uglevodlar olovida yoqiladi Bu shuni anglatadiki, glyukozaning "yonish olovi" piruvatning paydo bo'lishiga olib keladi va piruvat nafaqat atsetil-SCoA ga, balki . oksaloatsetat. Oksaloatsetatning mavjudligi undan hosil bo'lgan asetil guruhining kiritilishini kafolatlaydi yog 'kislotalari atsetil-SCoA shaklida, birinchi CTK reaktsiyasida.

Yog 'kislotalarining keng ko'lamli "yonishi" holatlarida, bu mushaklarda kuzatiladi jismoniy ish va jigarda bilan ochlik, CTA reaktsiyasida atsetil-SCoA ni olish tezligi to'g'ridan-to'g'ri oksaloatsetat (yoki oksidlangan glyukoza) miqdoriga bog'liq bo'ladi.

Agar oksaloatsetat miqdori bo'lsa gepatotsit etarli emas (glyukoza yo'q yoki u piruvatgacha oksidlanmagan), keyin asetil guruhi sintezga sarflanadi. keton jismlari... Bu qachon sodir bo'ladi uzoq muddatli ro'za tutish va 1-toifa qandli diabet.