biceps-spb.ru

Инновационный проект biceps-spb.ru

Метки: Цикл кребса биологическая роль, цикл кребса реферат по биохимии, цикл кребса количество атф.

Цикл трикарбоновых кислот

Ци́кл трикарбо́новых кисло́т (цикл Кре́бса, цитра́тный цикл) — центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический аэробный процесс, в ходе которого происходит превращение двух- и трёхуглеродных соединений, образующихся как промежуточные продукты в живых организмах при распаде углеводов, жиров и белков, до CO2. При этом освобождённый водород направляется в цепь тканевого дыхания, где в дальнейшем окисляется до воды, принимая непосредственное участие в синтезе универсального источника энергии — АТФ.

Цикл Кребса — это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция, то есть это важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

Цикл превращения лимонной кислоты в живых клетках был открыт и изучен немецким биохимиком Хансом Кребсом, за эту работу он (совместно с Ф. Липманом) был удостоен Нобелевской премии (1953 год).

У эукариот все реакции цикла Кребса протекают внутри митохондрий, причём катализирующие их ферменты, кроме одного, находятся в свободном состоянии в митохондриальном матриксе, исключение составляет сукцинатдегидрогеназа, которая локализуется на внутренней митохондриальной мембране, встраиваясь в липидный бислой. У прокариот реакции цикла протекают в цитоплазме.

При работе цикла Кребса окисляются различные продукты обмена, в частности токсичные недоокисленные продукты распада алкоголя, поэтому стимуляцию цикла Кребса можно рассматривать как меру биохимической детоксикации.[источник не указан 183 дня]

Содержание

Стадии цикла Кребса

Субстраты Продукты Фермент Тип реакции Комментарий
1 Оксалоацетат +
Ацетил-CoA +
H2O
Цитрат +
CoA-SH
Цитратсинтаза Альдольная конденсация лимитирующая стадия,
превращает C4 оксалоацетат в С6
2 Цитрат цис-аконитат +
H2O
аконитаза Дегидратация обратимая изомеризация
3 цис-аконитат +
H2O
изоцитрат гидратация
4 Изоцитрат +
NAD+
Оксалосукцинат +
NADH + H +
изоцитратдегидрогеназа декарбоксилирующая Окисление образуется NADH (эквивалент 2.5 ATP)
5 Оксалосукцинат α-кетоглутарат +
CO2
декарбоксилирование необратимая стадия,
образуется C5
6 α-кетоглутарат +
NAD+ +
CoA-SH
сукцинил-CoA +
NADH + H+ +
CO2
альфакетоглутаратдегидрогеназный комплекс (3 фермента) Окислительное декарбоксилирование образуется NADH (эквивалентно 2.5 АТФ),
регенерация C4 цепи (освобождается CoA-SH)
7 сукцинил-CoA +
GDP + Pi
сукцинат +
CoA-SH +
GTP
сукцинилкофермент А синтетаза субстратное фосфорилирование АДФ->ATP,[1]
образуется 1 ATP (или 1 GTF)
8 сукцинат +
убихинон (Q)
фумарат +
убихинол (QH2)
сукцинатдегидрогеназа Окисление используется FAD как простетическая группа (FAD->FADH2 на первой стадии реакции) в ферменте,[2]
образуется эквивалент 1.5 ATP
9 фумарат +
H2O
L-малат фумараза H2O-присоединение
(гидратация)
10 L-малат +
NAD+
оксалоацетат +
NADH + H+
малатдегидрогеназа окисление образуется NADH (эквивалентно 2.5 ATP)

Общее уравнение одного оборота цикла Кребса:

Ацетил-КоА → 2CO2 + КоА + 8e

Регуляция цикла

Цикл Кребса регулируется «по механизму отрицательной обратной связи», при наличии большого количества субстратов (ацетил-КоА, оксалоацетат), цикл активно работает, а при избытке продуктов реакции (NADH, ATP) тормозится. Регуляция осуществляется и при помощи гормонов, основным источником ацетил-КоА является глюкоза, поэтому гормоны, способствующие аэробному распаду глюкозы, способствуют работе цикла Кребса. Такими гормонами являются: инсулин и адреналин. Глюкагон стимулирует синтез глюкозы и ингибирует реакции цикла Кребса.

Как правило работа цикла Кребса не прерывается за счёт анаплеротических реакций, которые пополняют цикл субстратами: Пируват + СО2 + АТФ = Оксалоацетат(субстрат Цикла Кребса) + АДФ + Фн.

Функции

  1. Интегративная функция — цикл является связующим звеном между реакциями анаболизма и катаболизма.
  2. Катаболическая функция  — превращение различных веществ в субстраты цикла:
    • Жирные кислоты, пируват,Лей,Фен — Ацетил-КоА.
    • Арг, Гис, Глу — α-кетоглутарат.
    • Фен, тир — фумарат.
  3. Анаболическая функция  — использование субстратов цикла на синтез органических веществ:
    • Оксалацетат — глюкоза, Асп, Асн.
    • Сукцинил-КоА — синтез гема.
    • 2 — реакции карбоксилирования.
  4. Водорододонорная функция  — цикл Кребса поставляет на дыхательную цепь митохондрий протоны в виде трех НАДН.Н+ и одного ФАДН2.
  5. Энергетическая функция  — 3 НАДН.Н+ дает 7.5 моль АТФ, 1 ФАДН2 дает 1.5 моль АТФ на дыхательной цепи. Кроме того в цикле путем субстратного фосфорилирования синтезируется 1 ГТФ, а затем из него синтезируется АТФ посредствам трансфосфорилирования: ГТФ + АДФ = АТФ + ГДФ.

Мнемонические правила

Для более легкого запоминания кислот, участвующих в цикле Кребса, существует мнемоническое правило:

Целый Ананас И Кусочек Суфле Сегодня Фактически Мой Обед, что соответствует ряду — цитрат, (цис-)аконитат, изоцитрат, (альфа-)кетоглутарат, сукцинил-CoA, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат.

Существует также следующее мнемоническое стихотворение (его автором является ассистент кафедры биохимии КГМУ Е. В. Паршкова[3]):

Щуку ацетил лимонил,
Но нарцисса конь боялся,
Он над ним изолимонно
Альфа-кетоглутарался.
Сукцинился коэнзимом,
Янтарился фумарово,
Яблочек припас на зиму,
Обернулся щукой снова.

(щавелевоуксусная кислота, лимонная кислота, цис-аконитовая кислота, изолимонная кислота, α-кетоглутаровая кислота, сукцинил-KoA, янтарная кислота, фумаровая кислота, яблочная кислота, щавелевоуксусная кислота).

Другой вариант стихотворения

ЩУКа съела ацетат, получается цитрат
через цисаконитат будет он изоцитрат
водороды отдав НАД, он теряет СО2
этому безмерно рад альфа-кетоглутарат
окисление грядет — НАД похитил водород
ТДФ, коэнзимА забирают СО2
а энергия едва в сукциниле появилась
сразу АТФ 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

Примечания

  1. Berg JM Biochemistry - 5th Edition. — WH Freeman and Company, 2002. — P. 476. — ISBN 0-7167-4684-0
  2. Berg et al (2002), page 501
  3. Цикл Кребса и мнемоническое правило для запоминания последовательности его реакций (рус.) // Таврический медико-биологический вестник. — 2012. — Т. 15. — № 1 (57). — С. 338-340. — 2070-8092.

Ссылки

  • Цикл трикарбоновых кислот  (англ.)


Tags: Цикл кребса биологическая роль, цикл кребса реферат по биохимии, цикл кребса количество атф.