Fig. 2-23. Ciclul de acid citric în mitocondrii și celulele de bacterii aerobe atsetogruppy derivate din piruvat, sunt supuse la oxidarea ulterioară a atomului de carbon al grupării acetil este transformată în aceiași atomi de POP de hidrogen sunt transferate la molecule de DNA purtător și FAD mai mulți atomi de oxigen și hidrogen sunt incluse în ciclul sub formă de molecule de apă la etapele marcate cu asteriscuri ()
ciclu acid citric (ciclul Krebs, ciclul de acid citric) este o serie de reacții care au loc în mitocondrii, care sunt efectuate în timpul catabolismului grupărilor acetil și eliberare echivalente de hidrogen în oxidarea din urmă vine energia liberă a resurselor de combustibil țesuturi. Grupările acetil sunt în compoziția acetil-CoA (CH, -CO5-CoA, acetat activ), tioeterul coenzimei A. CoA conține acid pantotenic de vitamină.
Pentru a asigura numărul maxim de celule au nevoie de energie pentru a fi scindată prin resturile de acizi grași acetil conținând doi atomi de carbon au fost complet oxidat la bioxid de carbon. oxidarea chimică a grupării acetil este realizată nu este ușor și aceasta este, probabil, de ce natura inventat ciclul catalitic sofisticat, denumit ciclul acidului tricarboxilic (ciclul acidului citric sau ciclul Krebs).
În Fig. 7-1 acest ciclu este afișat în colțul din dreapta jos. Cu patru atomi de carbon, acidul oxaloacetică (oxaloacetatului) este condensat cu grupa acetil de molecule-acetil CoA, pentru a forma un acid citric, o moleculă care este construită din șase atomi de carbon. Apoi, în timpul reacțiilor ulterioare ale ciclului, doi atomi de carbon sunt îndepărtați84
procesul de respirație cuprinde trei etape 3, 7, 9 Formarea 1) oxidativă a acetil-CoA din acid piruvic, acizi grași și aminoacizi în a doua etapă catabolismul glucide, lipide, proteine (vezi p.. 392), 2) descompunerea grupărilor acetil în ciclul tricarboxilici acidul cu formarea de CO și atomii de hidrogen (vezi str.399.), 3) transferul de electroni (corespunzând acestor atomi de hidrogen) ale lanțului respirator la acceptor de electroni final - oxigen molecular, însoțită de o scădere mare a energiei libere, din care o stochează Sunt în formă de ATP se datorează oxidării conjugat cu ADF.422 fosforilare
Echivalentele echivalente furnizate lanțului respirator în timpul oxidării p-acizilor grași și oxidarea grupărilor acetil în ciclul Krebs sunt transferate la Og, care este asociat cu formarea de
În acest capitol vom lua în considerare ciclul Krebs în aer liber acid citric, de asemenea, numit ciclul acidului tricarboxilic. Aceasta este o cale finală comună pentru oxidarea grupărilor acetil, care este transformat în procesul de cele mai multe catabolismul molecule organice, joacă o celulă de carbohidrati combustibil rol, acizi grași și aminokislot.478
Pentru oxidarea eficientă a grupărilor acetil, există o altă soluție foarte răspândită în natură, ciclul catalitic. Deși descompunerea directă nu este posibilă, este foarte posibil ca condensarea aldolică a grupării acetil cu două atomi de carbon de acetil-CoA cu un alt compus carbonilic să fie posibilă.
Produsul de condensare conține deja mai mult de doi atomi de carbon, astfel încât devine posibilă scindarea p cu eliberarea de CO2. Deoarece ciclul servește la oxidarea grupărilor acetil, vom considera acetil-CoA ca substrat primar.
Al doilea compus carbonil implicat în condensare poate fi numit substrat regenerant. Pentru a completa ciclul catalitic necesită două carbon scindat dintr-un compus format ca urmare a condensării a două substraturi, și să transfere restul moleculei la substratul său original regenerat. Poate că cititorul va fi interesat în încercarea de a căuta o secvență ciclică 317-rea
Oxidarea grupărilor acetil, în care ar fi utilizat un substrat mai simplu de regenerare. Să ne întrebăm însă dacă natura ar putea găsi ceva mai simplu pentru acest scop decât oxaloacetat, un compus care este de fapt utilizat într-un ciclu de acizi tricarboxilici.318
El a fost primul care a postulat semnificația acestui ciclu pentru arderea completă a piruvatului, principala sursă a căreia este conversia glicolitică a carbohidraților. Ulterior, sa demonstrat că ciclul acidului tricarboxilic este în centru, care converg în aproape toate căile metabolice. Astfel makarom, Krebs-ciclu terminale comune oxidare cale a grupărilor acetil (acetil-CoA), care în schimb în timpul catabolismul majoritatea moleculelor organice, joacă un rol carbohidrați cu celule de combustibil, acizi grași și aminokislot.345
Acetil-CoA, format în timpul oxidării acizilor grași. nu diferă de cel al acetil-CoA, care este format din piruvat. Gruparea sa acetil este oxidată în cele din urmă la CO2 și H2O pe aceeași cale, adică prin ciclul acidului citric (Fig. 16-1) Următoarea ecuație exprimă echilibrul de a doua etape de oxidare a acizilor grași (Fig. 18-5), în cazul oxidării opt molecule de acetil-CoA formate din palmitoil-CoA și a fosforilării oxidative asociate 559
Calea ciclică. În acest mod, grupările acetil sunt oxidate la CO și H20 în ciclul de acid citric 379
CO2. La formarea citratului, o moleculă de oxaloacetat este consumată în fiecare ciclu al ciclului, dar ca urmare a unui număr de reacții, acest oxaloacetat se regenerează. Astfel, în ciclul acidului citric, oxaloacetatul nu este consumat. Teoretic, o moleculă de oxaloacetat poate fi suficientă pentru a oxida orice număr de grupe acetil.483
Această problemă legală, deoarece o astfel de ciclul prin oxidare cu dvuhuglerodnyh grupări acetil la CO 2, prin intermediul acidului citric șase carbon -Poti par mult prea complicate și, prin urmare, contrar principiului economii maxime inerente logicii biochimice kletki.483 vii
Când este utilizat ca lipide substrat respirator, acestea sunt mai întâi hidrolizat la glicerol și acizi grași, apoi dintr-o moleculă de acid gras fragmente Două carbon sunt scindate secvențial, astfel încât, în fiecare etapă, lungimea moleculei este scurtat cu doi atomi de carbon. acetil Două carbon la coenzima A este conectat și rezultă acetil-CoA intră ca obgano în ciclul Krebs.
Din fiecare moleculă de acid gras, o cantitate mare de energie este extrasă în timpul oxidării acidului stearic, de exemplu, randamentul ATP este o moleculă. Nu este surprinzător, prin urmare, că acizii grași sunt o sursă importantă de energie. Aproximativ jumătate din consumul total de energie al mușchiului cardiac, mușchii scheletici (în repaus), rinichii și ficatul sunt acoperite tocmai prin oxidarea acizilor grași.350
Ciclul Krebs este principalul centru în care converg multe căi metabolice. Aceasta este calea finală pentru oxidarea grupărilor acetil (sub formă de acetil-CoA) în care majoritatea moleculelor organice care joacă rolul de combustibil celular sunt convertite în timpul catabolismului.
ATP se formează prin oxidarea moleculelor utilizate ca surse de energie, cum ar fi glucoza, acizii grași, aminoacizii. Intermediarul comun al multor reacții oxidative este acetil-CoA.
Gruparea acetil este oxidat în CO2 într-un ciclu de acizi tricarboxilici cu formarea simultană a NADH și FADH2. Acești purtători dau energia lor de mare energie la lanțul respirator. Electronii trec prin el la
Este important de menționat că animalele nu pot transforma acizii grași în glucoză. Acetil-CoA nu se poate dezvolta în corpul animalelor în piruvat sau oxaloacetat.
Doi atomi de carbon ai grupării acetil acetilCoA încorporate în ciclul acidului tricarboxilic, dar doi atomi de carbon părăsească în timpul acestui ciclu de reacții de decarboxilare catalizată de dehidrogenază isocitrate și-oxoglutarate dehidrogenază. În consecință, oxaloacetat este regenerat, dar nu au format din nou în oxidarea componentei acetil a acetil CoA în ciclul acidului tricarboxilic. Spre deosebire de animale plante posedă două enzime suplimentare responsabile pentru capacitatea lor de a converti atomii de carbon acetil CoA la glucoză (vezi. Sarcina la 6 p.).
Oxidarea grupării acetil în ciclul de acid citric conduce la formarea moleculelor CAVH și RAVNg pentru spuma respiratorie 513
Oxidarea aerobă. Conversia grupării acetil a acetil coenzima A la bioxid de carbon și apă, ca urmare a unui proces complex, care face parte sutestvenvoy ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs). Această oxidare se numește aerobă, deoarece oxigenul este în cele din urmă refăcut în apă (a se vedea figura 20-4).
Reacția enzimatică este o decarboxilare oxidativă a acidului piruvic, piruvatul implementat (EC 1.2.4.1), este mai complex, dar mai important decât reacția directă a decarboxilare. Este legat de utilizarea enzimelor, acid lipoic, și conținând o specialitate acil transfer de substrat - coenzima A. Totuși funcția ORT în ambele reacții, este aparent aceeași - este formarea de acetaldehidă activă I, care este apoi prin reacția cu acid lipoic este o parte a celeilalte globulelor proteină dă acetil reziduu de acid lipoic, acesta din urmă, apoi o transmite la acetil coenzima A. reziduu constând din acetil CoA în ciclul Krebs este reacțiile implicate sunt oxidați la CO2 și H2O, și astfel pirovin oxidare Acidul este legat de sinteza ATP. Primele trei etape ale acestei secvențe de reacții enzimatice arată așa
FIG. 9-2. Reacțiile ciclului de acid tricarboxilic.
Asteriscurile indică poziția etichetei introduse în ciclu în acetat marcat de gruparea carboxil. Rețineți că cei doi atomi de carbon care părăsesc ciclul în forma Oj nu provin din molecula acetil-CoA care a intrat în ciclu, ci din oxaloacetat.
Numai după câteva revoluții ale ciclului, atomii de carbon ai acetil-CoA sunt complet eliberați sub formă de Oj. Cu toate acestea, mai puțin un ciclu poate fi considerat în mod legitim ca un mecanism pentru oxidarea grupărilor acetil în Oj.
Pictograma indică poziția H, inclusă în malatul din mediul care conține H +. FAD5 este desemnarea unui RAV 8-gstidil legat covalent (Capitolul 8, Secțiunea I, 3) .318
Oxidarea grupărilor metilen și metil asociate cu inelul aromatic. Neysvender, Moniz și Dixon 4 iashli că gruparea metilen sau metil legat la inelul aromatic este oxidat la o grupare carboxil NaO l cu condiția că există încă o grupă acetil în inel, care, simultan, de asemenea, oxidat la carboxil. De exemplu, n-etilacetofenona este oxidat în acid tereftalic. Aceasta se explică prin faptul că, în mediul alcalin, cetona (1) formează o anon (2) stabilizată rezonant, care apoi reacționează conform schemei de mai jos 406
CPE este lanțul de transfer de electroni. Linia Zigzag desemnează suma tuturor proceselor care consumă energia legăturilor pirofosfatice în GTP sau obținute cu ajutorul ATP. În cadru, sunt desemnate molecule ATP formate în CPE în timpul oxidării NAD-H și QQ2.
Săgețile grase indică gruparea acetil, care este cuprinsă în inel, cercurile formate în timpul arderii și molecula de CO2 sunt înclinate. Numerele săgeților corespund etapelor din text.
Ciclul de acid citric să fie considerat ca un mecanism universal de oxidarea grupării acetil în condiții aerobe, deoarece în practică se regăsește în toate organismele vvdah aerobnodshhashd la animale, plante, microorganisme.
În absența acidului oxaloacetic, care se combină cu acetil-CoA, oxidarea acidului piruvic de către mitocondriile este foarte nesemnificativă. Totuși, intermediarul dorit al ciclului Krebs poate fi înlocuit cu un preparat de fosfotransetilază. care transferă grupul acetil la fosfatul anorganic și eliberează CoA, ceea ce este necesar pentru formarea ulterioară a acetil-CoA.
Acum putem pune o întrebare importantă. De ce, de fapt, pentru oxidarea grupării acetil dvuhuglerodnoy nevoie simplu un astfel de ciclu complicat de formare succesive, cinci, și a patru intermediari răspuns șase- se găsește în unele dintre legile chimiei organice.
Moleculele de acid acetic, cu mărimea mică și structura relativ simplă, se caracterizează încă printr-o caracteristică, și anume că grupa metil este foarte rezistentă la oxidarea chimică. Pentru oxidarea directă a acetatului la două molecule de CO2, sunt necesare condiții foarte stricte care sunt complet incomparabile cu cele care există în celule.
Celulele vii în procesul de evoluție au învățat să utilizeze o soluție, dar mai ușoară, pentru care nu este necesară o astfel de energie de activare liberă înaltă. Celulele atașa învățat acetat la un alt compus (oksaloa-tsetatu) și se obține astfel un produs (citrat), care este mult mai ușor decât acetatul, cedat la decarboxilarea și dehidrogenarea. Deși unele reacții metabolice, cum ar fi ciclul Krebs, par să ne la prima vedere, mult mai complex decât este necesar, dar o examinare atentă a acestor cazuri, bazate pe credințele principiilor stabilite în mecanismele de reacții organice, afișări, 490
Rata de glicoliză în condiții normale este coordonată cu rata de funcționare a ciclului acidului citric din celulă până la piruvat, exact așa cum este împărțită cantitatea de glucoză necesară pentru a asigura ciclul acidului citric cu combustibil. adică grupările acetil ale acetil-CoA. Nici unul dintre piruvat, nici lactat, nici acetil-CoA nu se acumulează în celulele aerobe în cantități mari din concentrațiile lor sunt menținute la un anumit nivel constant, corespunzând echilibrului dinamic.
Consistența dintre rata de glicoliză și viteza de funcționare a ciclului de acid citric este explicată nu numai prin faptul că primul proces este inhibat de concentrații ridicate de ATP și NADH, componente care sunt comune etapelor glicolitice și respiratorii ale oxidării glucozei, un anumit rol în această consistență este jucat și de concentrația de citrat. Produsul primei etape a ciclului de acid citric, citrat este un inhibitor al alosteric fosfofructochinază catalizează reacția în fosforilare glicoliză de fructoză-6-fosfat (sect. 15,13 și Fig. 15.15) 0.495
Oxidarea grupării acetil la acetil-CoA în ciclul acidului citric conduce la formarea moleculelor NADH și FADH2 pentru catena respiratorie 437514
Condensatori de compensație pentru ...
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: