Цикл ЦТК - Нижегородская государственная медицинская
advertisement
Нижегородская Государственная медицинская академия Кафедра биохимии имени профессора Г.Я.Городисской Цикл Кребса (ЦТК) (Цикл ди- и трикарбоновых кислот) Понятие о ЦТК Цикл Кребса представляет собой этап катаболизма углеводов, жиров и белков в аэробных условиях. В цикл вступает молекула ацетилкоэнзима-А, образуются молекула ГТФ, три молекулы НАДН и молекула ФАДН Реакция 1. Синтез цитрата. Фермент - цитратсинтаза,(АЦ = активный центр) субстраты - ацетил-КоА, оксалоацетат,вода продукт - цитрат АЦ фермента НО Н Активный центр фермента Цитратсинтаза катализирует Происходит Между отрицательно перегруппировка В результате образования обладает сродством к также гидролиз связей заряженным в результате атомомчего водородной связи молекулам оксалоацетата макроэргической связи и вместо кислорода кетогруппы кетогруппы происходит ацетил-КоА изаобеспечивает ацетил-КоА, энергииа образуется оксалоацетата гидроксильная, исчет водородным гиперполяризация пи-связи их определенную гидролиза обеспечивается атомы атомом углерода ацетил-КоА оксалоацетата кетогруппы в направлении пространственную протекание ферментативного ивозникает ацетил-КоА водородная соединяются связь атома кислорода и сигмаориентацию катализа сигма-связью связи метильной группы в направлении атома углерода Реакция 2.Изомеризация цитрата в изоцитрат. Фермент - аконитаза (АЦ = активный центр). Субстрат - цитрат. Продукт - изоцитрат. Промежуточное соединение - цис-аконитат АЦ аконитазы Н Н О Гидроксильная Молекула При Под Между возникновении такой действием кислородным воды ориентации группа способна активного атомом молекул Присоединение водородного Активный центр аконитазы, водородной возможно присоединяется изменять центра гидроксильной фермента свое образование связи местоположение групы к происходит другому образуется исначала атома идет против правила обладающий сродством к пиуглеродному молекула вводородом поляризация активном , а затем воды центре метильной иатому связей сигма-комплекса и фермента, св Марковникова из-за молекуле цитрата и образованием цис-аконитата при гидроксильной возникает присоединение этом происходит водородная конечного заи атома счет однойсвязь из ориентирующего влияния обеспечивает определенную перегруппировки водорода продукта сближение метильных к- изоцитрата одному атома групп водорода связей субстрата из в ее фермента ориентацию субстрата углеродных составе с перекрывающимися атомов р-электронными облаками писвязи Реакция 3. Дегидрирование изоцитрата Фермент - изоцитратдегидрогеназа (АЦ = активный центр). Субстрат - изоцитрат Продукт - а-кетоглутарат Кофермент - НАД Активаторы - АДФ, Mn(2+)/Mg(2+) После этого происходит перенос Далее Происходит Фермент происходит катализирует ориентирование отщепление протона и двух электронов на водородных молекулы декарбоксилирование изоцитрата, атомов СООН 2Н+2е Н АЦ фермента молекулу НАД+ и освобождение гидроксильной обладающей группы, находящейся группы ив 2-го АЦ С2 (фермент) второго атома изоцитрат-ДГ стереоизомерией с протона замыканиемв Пи-связи АЦ ССО2 Н СОО О.фермента Промежуточным акцептором Н протонов и электронов служат Н функциональные группы фермента Реакция 4. Образование сукцинил-КоА Фермент - а-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс Коферменты - ТПФ,НS-KoA,ФАД,НАД,амид липоевой к-ты Субстрат - а-Кетоглутарат Продукт - сукцинил-КоА НАДН2 Е1-ТПФ НАД+ Липоамид-Е2 Липоамид-Е2-С(О)-(НСН)2-СООН Е3-ФАДН2 Е1-ТПФ-СНОН-(НСН)2-СООН HS-KoA Е3-ФАД KoA-S-C(O)-(HCH)2-COOH СО2 Дигидролипоамид-Е2 Е2 Е1===дигидролипоилдегидрогеназа дигидролипоилсукцинилтрансфераза а-кетоглутаратдегидрогеназа Е3 Реакция 5. Образование сукцината Фермент - сукцинил-КоА-синтетаза (АЦ = активный центр). Субстрат - сукцинил-КоА, ГДФ,Фн Продукт - сукцинат,ГТФ В ходе реакции происходит субстратное фосфорилирование ГДФ S -+ + ГТФ Н2 P O 4 S ГДФ - ОН - Н+ Так как электронная конфигурация Далее происходит перенос К положительно заряженному группы, Вследствие После ориентации содержащей гиперполяризации сукцинил-КоА у содного С-Она макроэргической связи сукцината углеродному подходит ион углеродного связей в АЦ фермента одна изатому к две молекуле разрывается, эфирных в ГТФ связи молекулу ГДФатома с них образованием и ортофосфата, ориентируемый неустойчива, положительный области (двойной происходит заряд связис подходит протона отщепление сукцината субстратное конфигурацией АЦ фермента. молекулы переходит протон иНS-KoA образуется на атом суглерода, переходом водородная фосфорилирование). Между сукцината и и водородного образуется связь заС-атомом счет гидроксильная атома неподеленной на кофермент группа кислородным атомом фосфата восстановлением электронной пары двойной атома С-О связи, образуется эфирная связь эфирная кислорода. связь При приэтом этом поляризуется становится макроэргической С-О связи Реакция 6. Дегидрирование сукцината Фермент - Сукцинатдегидрогеназа (СДГ),ФАДзависимый (АЦ = активный центр) Субстрат - сукцинат Продукт - фумарат, ФАДН2 восстановления ФАД После Группаориентирования ФАД, в отличие от происходит перенос протонов и молекулы сукцината в АЦ других акцепторов водорода, электронов с него в фермент осуществляет АЦ ковалентно связана с перенос КоQ Hфермента СДГ-ФАДН2 2 дыхательнуюатомов цепь при водородных на участии апоферментом и является не R N NHH Н_ коэнзима-Q. Пригруппус этом простетическую кофактором, а простетической осуществляется регенерация образованием фумарата 2e группой,и непосредственно HH HN Н простетической группы участвует в образовании АЦ NH фермента. фермента O H3C CH3 + 2H Реакция 7. Образование малата Фермент - фумараза (АЦ = активный центр) Субстраты - фумарат, вода Продукт - малат Малат Н НО Действие К молекуле АЦ фумарата фермента в области пи-комплекс спонтанно АЦ фумаразы Далее В ходе реакциизаряженный Положительно сигма-комплекс атом АЦ фумаразы обладает двойной обеспечивает связи повышение подходит молеула превращается в сигма-комплекс, также углерода разрушается, взаимодействует атом с сродством к концевым воды, поляризации ориентируемая связи О-Нкислым в на молекула воды распадается гидроксильной водорода образует группой, сигма-связь сначала с группам молекула фумарата, что электростатическими молекуле воды и облегчает силами протон и гидроксильную группу, за одним счет из электростатических углеродных, а другой сил, а + Н Н обеспечивает правильную образование пи-комплекса с положительный заряд протона затем получает образуя положительный сигма-связь заряд с + О ориентацию ее и прохождение вовлечением пи-связи молекулы распределяется на него и два атомом кислорода. Результатом дальнейших процессов катализа фумарата атома, углеродных пи-связь реакции является образование между которыми разрушается конечного продукта - малата. Реакция 8. Регенерация оксалоацетата Фермент - малатдегидрогеназа (МДГ), НАД зависимый(АЦ = активный центр). Субстрат - малат, продукт - оксалоацетат АЦ Н фермента 2Н+ 2е(фермент) Н Н Фермент осуществляет перенос водородных атомов с гидроксильной группы и близлежащего углеродного атома на НАД+ с дальнейшим поступлением их в дыхательную цепь
