Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Пировиноградная кислота
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
РЕГУЛЯЦИЯ ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗНОГО КОМПЛЕКСА
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и биологическая роль
Спасибо за внимание!
6.06M
Category: biologybiology

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

1. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Локализация процесса, реакции, ферменты, коферменты,
биоэнергетика процесса, значение для организма.
Выполнила:
Студентка группы М-21-1-17
Глазкова Анастасия Николаевна

2. Пировиноградная кислота

• Пировиноградная кислота (ПВК, пируват) является продуктом
окисления глюкозы и некоторых аминокислот. Ее судьба различна в
зависимости от доступности кислорода в клетке. В анаэробных
условиях она восстанавливается до молочной кислоты. В аэробных
условиях происходит ее окислительное декарбоксилирование до
уксусной кислоты, переносчиком которой служит коэнзим А.
Окисление ПВК происходит при участии ряда
ферментов и коферментов, объединенных
структурно в мультиферментную систему,
получившую название
«пируватдегидрогеназный комплекс».
Пируватдегидрогеназный комплекс митохондриальный мультиферментный
комплекс, соединенный с внутренней
мембраной со стороны матрикса.

3. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Суммарное уравнение реакции отражает декарбоксилирование
пирувата, восстановление НАД до НАДН и образование ацетил-KoA.
Суммарный результат многостадийной реакции выглядит следующим
образом:
O
H 3C
C
Пируват
C
O
OH + NAD+
+ HS
KoA
H 3C
C
Ацетил-КоА
KoA
+ NADH + CO 2
O
Реакцию катализируют три фермента, работающие в
определенной последовательности и объединенные
в пируватдегидрогеназный комплекс
(ПДК), прикрепленным к внутренней митохондриальной
мембране со стороны матрикса, в состав которого входит 5
коферментов.

4. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Пируватдегидрогеназный комплекс
Фермент
Кофермент
Витамин
Пируватдегидрогеназа (Е1)
Катализирует 1-ю реакцию.
ТДФ
(тиаминдифосфат)
В1
Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2)
Катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
Липоамид
HS-КоА
Липоевая кислота
Пантотеновая
кислота
ФАД
НАД+
В2
РР
Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3)
Катализирует 4-ю и 5-ю реакции.

5. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Пируватдекарбоксилаза (Е1). В качестве
кофермента в реакции участвует тиаминдифосфат
(ТДФ) — производное витамина В1. Фермент
катализирует отщепление карбоксильной группы в
виде СО2 и присоединение ацетильного остатка к
коферменту ТДФ.
Дигидролипоилтрансацетилаза (Е2) — второй
фермент комплекса. Катализирует окисление
гидроксиэтильной группы и перенос ацетильной
группы на липоевую кислоту, а затем на HS-КоАс
образованием ацетил-КоА.

6. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Строение тиаминдифосфата

7. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Таким образом, в этой реакции участвуют два
кофермента: липоевая кислота, прочно соединенная с
ферментом, икофермент А, объединяющийся с ферментом в
момент реакции. Водород остается связанным с липоевой
кислотой, которая превращается в дигидролипоат.
Дигидролипоилдегидрогеназа (Е3) — FAD,
содержащий флавопротеин, катализирует дегидрирование
восстановленной формы липоевой кислоты и перенос
водорода на FAD (прочно связанный с ферментом), а затем
на свой второй кофермент NAD+, который включается в
состав комплекса только во время реакции.

8. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

S
NH
S
NH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
C
( CH2 )4
O
Дегидролипоевая кислота
Строение липоильного остатка в составе
дигидролипоилтрансацетилазы
CH
C
O
Лизин

9. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Строение HS-KoA

10.

Реакции
Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата (катализируется
пируватдегидрогеназой, Е1), окислению пирувата до ацетила и переносу ацетила на
коэнзим А (катализируетсядигидролипоамид-ацетилтрансферазой,Е2).
Первую реакцию катализирует Е1, субстратами являются ПВК и
дегидролипоевая кислота, являющаяся простетической группой Е2. От ПВК
отщепляется карбоксильная группа и образуется СО2, а ацетильный остаток
соединяется с атомом серы липоевой кислоты в составе ацетилтрансферазы.
Образуется ацетиллипоат-Е2.

11.

Во второй реакцииацетилтрансфераза (Е2) катализирует перенос ацетильного остатка,
соединенного с его простетической группой, на коэнзим А. Продукты этой реакции дигидролипоевая кислота в составе Е2 и ацетил-KоА.

12.

В третьей реакции происходит дегидрирование дигидролипоевой кислоты в составе
ацетилтрансферазы при воздействии фермента Е3 (дегидрогеназа дигидролипоевой
кислоты), содержащего ФАД. ФАД передает водород на НАД+. Образуются НАДН+Н+ и
дегидролипоевая кислота в составе Е2. Последний фермент снова вступает в
окислительное декарбоксилирование ПВК.
Ацетил-KоА (продукт второй реакции) затем окисляется в цикле Кребса. Водород с НАДН
(продукт третьей реакции) поступает в дыхательную цепь, где образуется АТФ.

13.

Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в
окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е3). При этом
образуется НАДН.

14.

15. РЕГУЛЯЦИЯ ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗНОГО КОМПЛЕКСА

• РЕГУЛЯЦИЯ ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗНОГО КОМПЛЕКСА В
пируватдегидрогеназном комплексе имеются еще 2 вспомогательных фермента –
киназа и фосфатаза, участвующие регуляции активности пируватдегидрогеназы
(Е1) путем фосфорилирования и дефосфорилирования.
Киназа активируется при избытке
АТФ и продуктов реакции – НАДН
и ацетил-SКоА. При этом она
фосфорилирует
пируватдегидрогеназу,
инактивируя ее.
Фосфатаза, активируясь ионами
кальция или инсулином,
отщепляет фосфат и активирует
пируватдегидрогеназу.

16. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и биологическая роль

Биологическая роль
окислительного
декарбоксилирования пирувата
заключается в том, что оно
является важным этапом
катаболизма, позволяющим
включаться в цикл Кребса тем
веществам, при распаде которых
образуется ПВК.
Образовавшаяся молекула
НАДН2 окисляется в длинной
дыхательной цепи с
образованием 3-х молекул АТФ.

17. Спасибо за внимание!

English     Русский Rules