Лекция 1

1. Понятие о метаболизме. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и цикл трикарбоновых кислот

1

2.

2

3. Метаболизм или обмен веществ

• это совокупность всех биохимических
процессов протекающих в живом организме и
поддерживающих гомеостаз. Вещества,
участвующие в метаболизме называются
метаболитами.
3

4. Катаболизм и анаболизм

• Катаболизм – это процесс распада, окисления,
выведения веществ, который сопровождается
высвобождением свободной энергии (ΔG < 0).
• Анаболизм – это процесс синтеза, восстановления,
поступления веществ, протекает с поглощением энергии
(ΔG > 0).
4

5. Макроэргические соединения

• Макроэргические соединения – соединения,
содержащие макроэргическую связь, при гидролизе
которой освобождается энергия больше чем 30
кДж/моль.
5

6. Макроэрги классифицируются по связям:

• Соединения с фосфоангидридной связью – все
нуклеозидтрифосфаты (НТФ), например: АТФ, ГТФ, УТФ, ТТФ,
нуклеозиддифосфаты (НДФ), например: АДФ, ГДФ, УДФ,
пирофосфат.
• Соединения, содержащие гуанидинфосфатную группу –
креатинфосфат.
• Ацилфосфаты – 1,3-дифосфоглицерат.
• Енолфосфаты – фосфоенолпируват (ФЕП).
• Соединения с тиоэфирной связью – ацетил-КоА, сукцинил-КоА.
6

7. Роль макроэргов

• Макроэрги – энергетические посредники, связывающие
процессы катаболизма и анаболизма;
• Ключевую роль в переносе химической энергии
принадлежит АТФ. Это связано с промежуточным
значением энергии (-30,5 кДж/моль) и возможностью
быстрого ресинтеза этого макроэрга из других
макроэргов или катаболических процессов (например,
гликолиз).
7

8. Оценка биологических фосфатных соединений на основании стандартной свободной энергии гидролиза

8

9. Роль АТФ

• Универсальный макроэрг;
• Передача химической энергии анаболическим процессам за счёт
ковалентного взаимодействия с ферментами, осуществляющими
реакцию и смещению химического равновесия в сторону
продуктов реакции.
9

10. Пути выделения химической энергии из макроэргических соединений (АТФ и АДФ)

АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 – наиболее
частый вариант гидролиза макроэрга;
АТФ + Н2О → АМФ + Н4Р2О7 – более редкий
процесс гидролиза;
АДФ + Н2О → АМФ + Н3РО4 - реакция
приводит к выделению только тепла.
10

11. Пути образования АТФ:

• Окислительное фосфорилирование
АДФ + Н3РО4 + Е биоокисления→ АТФ;
• Субстратное фосфорилирование
АДФ + креатинфосфат → АТФ + креатин;
• Транс-фосфорилирование или «путь
спасения»
АДФ + АДФ → АТФ + АМФ.
11

12. Фазы катаболизма

12

13. Структура митохондрий

13

14.

14

15. Окислительное декарбоксилирование пирувата

15

16. Суммарное уравнение окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты (пирувата)

16

17. Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДГК) – схема организации

Е2
Е1
Е3
Е1- пируватдегидрогеназа
декарбоксилирующая
Е2 – дигидролипоилацетилтрансфераза
Е3 – дигидролипоилдегидрогеназа
17

18. Схема ПДГК

18

19. Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДГК)

Схема окислительного декарбоксилирования
пировиноградной кислоты при участии ПДГК
20

20. Схема окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты при участии ПДГК

21

21. Схема окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты при участии ПДГК

Регуляция активности ПДГК
Способы
Модуляторы и их действие
доступностью
субстратов
Пируват в аэробных условиях
активирует Е1-субъединицы
комплекса и аллостерически
ингибирует киназу ПДГК.
ингибирование Ацетил-КоА и восстановленные
продуктами
формы НАДН аллостерически
реакции
ингибируют активность фермента Е1 и
одновременно являются
положительными эффекторами
киназы ПДГК.
23

22. Схема окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты при участии ПДГК

Регуляция процесса окислительного
декарбоксилирования пирувата
24

23. Регуляция активности ПДГК

Способы
Модуляторы и их действие
аллостерическая Комплекс активируется –
регуляция по
АМФ, НАД+, ингибируется –
принципу
ГТФ, ацетил-КоА.
обратной связи
путем
ПДГК
содержит
две
ковалентной
регуляторные субъединицы:
- киназа ПДГК –
модификации
фосфорилирует фермент Е1
(неактивная форма);
- фосфатаза –
дефосфорилирует фермент Е1
(активная форма).
25

24. Регуляция процесса окислительного декарбоксилирования пирувата

Цикл
трикарбоновых
кислот
26

25.

1
2
3
27

26.

4
5
6
28

27.

7
8
29

28.

Регуляция ЦТК
32

29.

Функции ЦТК
Интегративная
Анаболическая
Катаболическая
Собственно энергетическая
Анаплеротическая
33

30.

Анаболическая функция ЦТК
34

31.

Катаболическая функция ЦТК
35

32. Регуляция ЦТК

Анаплероз
• 2. Убыль метаболитов цитратного цикла
восполняется с помощью анаплеротических
(«пополняющих») реакций, главной из которых
является реакция карбоксилирования пирувата.
36

33. Функции ЦТК

Изменение скорости реакций ЦТК и причины накопления
кетоновых тел при некоторых состояниях
37