კრებსის ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლიარის დი- და ტრიკარბოქსილის მჟავების ურთიერთკონვერსიის მაღალორგანიზებული ციკლური სისტემა, რომელიც კატალიზებულია მულტიფერმენტული კომპლექსით. იგი წარმოადგენს უჯრედული მეტაბოლიზმის საფუძველს. ეს მეტაბოლური გზა დახურულია; მისი დასაწყისი მიჩნეულია ციტრატის სინთაზას რეაქციად, რომლის დროსაც აცეტილ-CoA-ს და ოქსალოაციტატის კონდენსაცია იძლევა ციტრატს. ამას მოჰყვება წყლის გაყოფის რეაქცია, რომელიც კატალიზებულია ფერმენტ აკონიტაზას მიერ, რეაქციის პროდუქტია ცის-აკონიტური მჟავა. იგივე ფერმენტი (აკონიტაზა) აკატალიზებს ჰიდრატაციის რეაქციას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება იზოციტრატის იზომერი.

ოქსიდიზატორი კატის რეაქცია, რომელიც კატალიზირებულია ფერმენტ იზოციტრატ დეჰიდროგენაზას მიერ, იძლევა ა-კეტოგლუტარის მჟავას. რეაქციის დროს CO2 იშლება, ჟანგვითი გარდაქმნის E გროვდება შემცირებულ NAD-ში. გარდა ამისა, ა-კეტოგლუტარის მჟავა, ა-კეტოგლუტორატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსის მოქმედებით, გარდაიქმნება სუქცინილ-CoA-ში. სუქცინილ-CoA-ფერმენტი აკატალიზებს რეაქციას, რომლის დროსაც GTP (ATP) წარმოიქმნება GDP-დან და ფოსფორის მჟავისგან და ფერმენტი სუქცინატეთიოკინაზა იშლება. შედეგად წარმოიქმნება სუქცინის მჟავა - სუქცინატი. შემდეგ სუქცინატი კვლავ შედის ჟანგვის რეაქციაში ფერმენტ სუქცინატ დეჰიდროგენაზას მონაწილეობით. ეს არის FAD დამოკიდებული ფერმენტი. სუქცინატი იჟანგება ფუმარინის მჟავის წარმოქმნით. დაუყოვნებლივ ხდება წყლის დამატება ფუმარაზას ფერმენტის მონაწილეობით და წარმოიქმნება მალატი (ვაშლის მჟავა). მალატი, რომელიც შეიცავს NAD მალატ დეჰიდროგენაზას მონაწილეობით, იჟანგება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება PEA, ანუ ხდება PIA-ს პირველი პროდუქტის რეგენერაცია, მას შეუძლია კვლავ მოახდინოს რეაქცია აცეტილ-CoA-სთან ლიმონმჟავას წარმოქმნით. CH3-C + ZNAD + FAD + GDP + H3PO4 + 2H2O -> 2CO2 + ZNADH+H* ​​+ FADH2 + GTP + HSKoA

CTC-ის მთავარი როლი- დიდი რაოდენობით ატფ-ის წარმოქმნა.

1. CTC არის ATP-ის მთავარი წყარო. E, გამოსახულება. დიდი რაოდენობით, ATP იძლევა აცეტილ-CoA-ს სრულ დაშლას CO2-მდე და H2O-მდე.

2. CTC არის ყველა კლასის ნივთიერებების კატაბოლიზმის უნივერსალური ტერმინალური ეტაპი.

3. TTC მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ანაბოლიზმის პროცესებში (TTC-ის შუალედური პროდუქტები): - ციტრატიდან -> ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი; - ალფა-კეტოგლუტარატიდან და PEA -\u003e ამინომჟავების სინთეზი; - ნაჭრებიდან -> ნახშირწყლების სინთეზი; - სუქცინილ-CoA-დან -> ჰემოგლობინის სინთეზი

ბიოლოგიური დაჟანგვა, როგორც ორგანიზმში საკვები ნივთიერებების გაყოფის მთავარი გზა, მისი ფუნქციები უჯრედში. ბიოლოგიური დაჟანგვის თავისებურებები არაბიოლოგიურ ობიექტებში ოქსიდაციურ პროცესებთან შედარებით. უჯრედებში ნივთიერებების დაჟანგვის გზები; ფერმენტები, რომლებიც ახდენენ ორგანიზმში ჟანგვითი რეაქციების კატალიზებას.

ბიოლ. დაჟანგვა, როგორც საკვები ნივთიერებების დაშლის მთავარი გზა. მისი ფუნქციები უჯრედში. ფერმენტები, რომლებიც ახდენენ ორგანიზმში ჟანგვითი რეაქციების კატალიზებას.

ბიოლოგიური დაჟანგვა (BO)არის ოქსიდაზატორების კომბინაცია. პროცესები ცოცხალ ორგანიზმში, რომლებიც ხდება ჟანგბადის სავალდებულო მონაწილეობით. სინონიმი - ქსოვილის სუნთქვა. ერთი ნივთიერების დაჟანგვა შეუძლებელია მეორე ნივთიერების შემცირების გარეშე.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქცია BO არის გამოშვება E, ჩასმული ქიმი. საკვები ნივთიერებების ობლიგაციები. გამოთავისუფლებული E გამოიყენება ენერგიაზე დამოკიდებული პროცესების განსახორციელებლად, რომლებიც მიმდინარეობს. უჯრედებში, ასევე სხეულის ტემპერატურის შესანარჩუნებლად. BO-ს მეორე ფუნქცია პლასტიკურია: საკვები ნივთიერებების დაშლისას წარმოიქმნება დაბალი მოლეკულური წონის შუალედური პროდუქტები, რომლებიც შემდგომში გამოიყენება ბიოსინთეზისთვის. მაგალითად, გლუკოზის ჟანგვითი დაშლის დროს წარმოიქმნება აცეტილ-CoA, რომელიც შემდეგ გადადის ქოლესტერინის ან უმაღლესი ცხიმოვანი მჟავების სინთეზზე. BO-ს მესამე ფუნქცია არის შემცირების პოტენციალების წარმოქმნა, რომელიც შემდგომში გამოიყენება ბიოსინთეზის შესამცირებლად. ფიჭური მეტაბოლიზმის ბიოსინთეზურ რეაქციებში შემცირების პოტენციალის ძირითადი წყაროა NADPH+H+, რომელიც წარმოიქმნება NADP+-დან მასში გადატანილი წყალბადის ატომების გამო დეჰიდროგენაციის ზოგიერთი რეაქციის დროს. BO-ს მეოთხე ფუნქციაა დეტოქსიკაციის პროცესებში მონაწილეობა, ე.ი. გარე გარემოდან ან ორგანიზმში წარმოქმნილი ტოქსიკური ნაერთების განეიტრალება.

უჯრედებში სხვადასხვა ნაერთების დაჟანგვა შესაძლებელია სამი გზით:

1. დეჰიდროგენაციით. ჩვეულებრივ უნდა განვასხვავოთ დეჰიდროგენაციის ორი ტიპი: აერობული და ანაერობული. თუ ჟანგბადი არის პირველადი მიმღები წყალბადის ატომების გასაყოფად, დეჰიდროგენაცია აერობულია; თუ რომელიმე სხვა ნაერთი ემსახურება წყალბადის ატომების გაყოფის ძირითად მიმღებს, დეჰიდროგენაცია ანაერობულია. ასეთი წყალბადის მიმღები ნაერთების მაგალითებია NAD, NADP, FMN, FAD, დაჟანგული გლუტათიონი (GSSG), დეჰიდროასკორბინის მჟავა და ა.შ.

2. შეერთებითდაჟანგვადი ჟანგბადის ნივთიერების მოლეკულებს, ე.ი. ჟანგბადის მეშვეობით.

3. ელექტრონების შემოწირულობით. ყველა ცოცხალი ორგანიზმი ჩვეულებრივ იყოფა აერობულ და ანაერობულ ორგანიზმებად. აერობულ ორგანიზმებს ესაჭიროებათ ჟანგბადი, რომელიც, პირველ რიგში, გამოიყენება ჟანგბადის რეაქციებში და მეორეც, ის ემსახურება როგორც წყალბადის ატომების საბოლოო მიმღებს, რომლებიც გამოყოფილია დაჟანგული სუბსტრატიდან. უფრო მეტიც, მთლიანი შთანთქმის ჟანგბადის დაახლოებით 95% ემსახურება როგორც წყალბადის ატომების საბოლოო მიმღებს, რომლებიც გამოიყოფა სხვადასხვა სუბსტრატებიდან დაჟანგვის დროს, და შეწოვილი ჟანგბადის მხოლოდ 5% მონაწილეობს ჟანგბადის რეაქციებში.

ყველა ფერმენტიმონაწილეობს ორგანიზმში OVR-ის კატალიზებაში, მიეკუთვნება ოქსიდორედუქტაზების კლასს. თავის მხრივ, ამ კლასის ყველა ფერმენტი შეიძლება დაიყოს 4 ჯგუფი:

1. ფერმენტები, კატალიზური დეჰიდროგენაციის ან დეჰიდროგენაზას რეაქციები.

ა). აერობული დეჰიდროგენაზები ან ოქსიდაზები. ბ). ანაერობული დეჰიდროგენაზები ტიპიური რეაქციით:

2. ფერმენტები, კატალიზური ოქსიგენაციის ან ოქსიგენაზას რეაქციები. ა). მონოოქსიგენაზა ბ). დიოქსიგენაზები

3. ფერმენტები, რომლებიც ახდენენ ელექტრონების ელიმინაციის კატალიზებას დაჟანგული სუბსტრატებიდან. ციტოქრომები ეწოდება. 4. ოქსიდორედუქტაზები ასევე მოიცავს დამხმარე ფერმენტების ჯგუფს, როგორიცაა კატალაზა ან პეროქსიდაზა. ისინი ასრულებენ დამცავ როლს უჯრედში, ანადგურებენ წყალბადის ზეჟანგს ან ორგანულ ჰიდროპეროქსიდებს, რომლებიც წარმოიქმნება ჟანგვითი პროცესების დროს და საკმაოდ აგრესიული ნაერთებია, რომლებსაც შეუძლიათ დააზიანონ უჯრედული სტრუქტურები.

NAD- და FAD-დამოკიდებული ანაერობული დეჰიდროგენაზები, მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი სუბსტრატები. რესპირატორული ფერმენტების ძირითადი ჯაჭვი მიტოქონდრიაში, მისი სტრუქტურული ორგანიზაცია. განსხვავება ჟანგვის სუბსტრატების რედოქს პოტენციალებსა და ჟანგბადს შორის, როგორც მამოძრავებელ ძალას ელექტრონების გადაადგილებისთვის სასუნთქ ჯაჭვში. ელექტრონის გადაცემის ენერგეტიკა რესპირატორულ ჯაჭვში.

რესპირატორული ფერმენტების ძირითადი ჯაჭვი მიტოქონდრიაში, მისი სტრუქტურული ორგანიზაცია და ბიოლოგიური როლი. ციტოქრომები, ციტოქრომ ოქსიდაზა, ქიმიური ბუნება და როლი ჟანგვითი პროცესებში.

დეჰიდროგენაციის მრავალი რეაქციის დროს, რომელიც მიმდინარეობს როგორც კატაბოლიზმის მეორე ფაზაში, ასევე კრებსის ციკლში, კოენზიმების შემცირებული ფორმები:NADH+H+ და FADH2. ეს რეაქციები კატალიზებულია მრავალი პირიდინდამოკიდებული და ფლავინდამოკიდებული დეჰიდროგენაზას მიერ. ამავდროულად, უჯრედში კოენზიმების აუზი შეზღუდულია, ამიტომ კოენზიმების შემცირებული ფორმები უნდა „გამოირიცხოს“, ე.ი. მიღებული წყალბადის ატომების გადატანა სხვა ნაერთებში ისე, რომ ისინი საბოლოოდ გადაიტანონ აერობულ ორგანიზმებში საბოლოო მიმღებ ჟანგბადში. შემცირებული NADH+H+ და FADH2 „გამონადენის“ ან დაჟანგვის ეს პროცესი ასრულებს მეტაბოლურ გზას, რომელიც ცნობილია როგორც რესპირატორული ფერმენტის ხერხემალი. იგი მდებარეობს მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში.

რესპირატორული ფერმენტების ძირითადი ჯაჭვი შედგება 3 რთული სუპრამოლეკულური ცილის კომპლექსისგან,ელექტრონების და პროტონების თანმიმდევრული გადაცემის კატალიზება შემცირებული NADH + H-დან ჟანგბადში:

პირველი სუპრამოლეკულური კომპლექსიკატალიზებს 2 ელექტრონის და 2 პროტონის გადაცემას შემცირებული NADH+H+-დან CoQ-ზე ამ უკანასკნელის CoQH2 შემცირებული ფორმის წარმოქმნით. სუპრამოლეკულური კომპლექსი მოიცავს დაახლოებით 20 პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს, ზოგიერთი მათგანის პროთეზირების ჯგუფებად არის ფლამინმონონუკლეოტიდის (FMN) მოლეკულა და ერთი ან მეტი ე.წ. რკინა-გოგირდის ცენტრი (FeS)n. ელექტრონები და პროტონები NADH + H+-დან ჯერ FMN-ში გადადის FMNN2-ის წარმოქმნით, შემდეგ ელექტრონები FMNN2-დან რკინა-გოგირდის ცენტრებით გადადის CoQ-ში, რის შემდეგაც პროტონები ემატება CoQ-ს მისი შემცირებული ფორმის შესაქმნელად:

შემდეგი სუპრამოლეკულური კომპლექსიასევე შედგება რამდენიმე ცილისგან: ციტოქრომი b, ცილა, რომელსაც აქვს რკინა-გოგირდის ცენტრი მის შემადგენლობაში და ციტოქრომ C1. ნებისმიერი ციტოქრომის შემადგენლობა მოიცავს ჰემის ჯგუფს ცვლადი ვალენტობის მქონე ელემენტის რკინის ატომით, რომელსაც შეუძლია როგორც ელექტრონის მიღება, ასევე მისი გაცემა. CoQH2-დან დაწყებული, ელექტრონებისა და პროტონების ბილიკები განსხვავდება. KoQH2-ის მქონე ელექტრონები გადადის ციტოქრომების ჯაჭვის გასწვრივ და ამავდროულად 1 ელექტრონი გადადის ჯაჭვის გასწვრივ, ხოლო პროტონები KoQH2-ით მიდიან გარემოში.

ციტოქრომ C ოქსიდაზას კომპლექსი შედგება ორი ციტოქრომისგან:ციტოქრომი a და ციტოქრომი a3. ციტოქრომ a-ს შემადგენლობაში ჰემის ჯგუფი აქვს, ხოლო ციტოქრომ a3 ჰემის ჯგუფის გარდა შეიცავს Cu ატომსაც. ამ კომპლექსის მონაწილეობით ელექტრონი გადადის ციტოქრომ C-დან ჟანგბადში.

NAD+, KoQ და ციტოქრომ C არ არის არცერთი აღწერილი კომპლექსის ნაწილი. NAD+ ემსახურება როგორც უჯრედებში დაჟანგული სუბსტრატების ფართო სპექტრის პროტონებისა და ელექტრონების კოლექტორ-მატარებელს. CoQ ასევე ასრულებს ელექტრონებისა და პროტონების შემგროვებლის ფუნქციას, იღებს მათ ზოგიერთი დაჟანგვადი სუბსტრატიდან (მაგალითად, სუქცინატიდან ან აცილCoA-დან) და გადასცემს ელექტრონებს ციტოქრომულ სისტემაში პროტონების გარემოში გათავისუფლებით. ციტოქრომ C ასევე შეუძლია მიიღოს ელექტრონები უშუალოდ დაჟანგული სუბსტრატებიდან და გადაიტანოს ისინი მეოთხე CDP კომპლექსში. ასე რომ, სუქცინატის დაჟანგვის დროს მუშაობს სუქცინატ-CoQ-ოქსიდი რედუქტაზას კომპლექსი (კომპლექსი II), რომელიც გადააქვს პროტონებს და ელექტრონებს სუქცინატიდან პირდაპირ CoQ-ში, NAD+-ის გვერდის ავლით:

იმისათვის, რომ ჟანგბადის მოლეკულა გადაიქცეს 2 O2 იონად, მასში 4 ელექტრონი უნდა გადავიდეს. ზოგადად მიღებულია, რომ 4 ელექტრონი თანმიმდევრულად გადადის ორი NADH + H + მოლეკულიდან ელექტრონული მატარებლის ჯაჭვის გასწვრივ და სანამ ოთხივე ელექტრონი არ მიიღება, ჟანგბადის მოლეკულა რჩება შეკრული ციტოქრომ a3-ის აქტიურ ცენტრში. 4 ელექტრონის მიღების შემდეგ, ორი O2 იონი აკავშირებს ორ პროტონს, რითაც წარმოქმნის წყლის 2 მოლეკულას.

რესპირატორული ფერმენტების ჯაჭვი იყენებს ორგანიზმში შემავალი ჟანგბადის ძირითად ნაწილს 95%-მდე. კონკრეტულ ქსოვილში აერობული დაჟანგვის პროცესების ინტენსივობის საზომია სუნთქვის კოეფიციენტი (QO2), რომელიც ჩვეულებრივ გამოიხატება როგორც მიკროლიტრი ჟანგბადის რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება ქსოვილის მიერ 1 საათში 1 მგ მშრალი ქსოვილის მასაზე (μl.h1). .მგ1). მიოკარდიუმისთვის ეს არის 5, თირკმელზედა ჯირკვლების ქსოვილისთვის 10, თირკმელების კორტიკალური ნივთიერების ქსოვილისთვის 23, ღვიძლისთვის 17, კანისთვის 0,8. ქსოვილების მიერ ჟანგბადის შეწოვას თან ახლავს მათში ნახშირორჟანგის და წყლის ერთდროული წარმოქმნა. ქსოვილების მიერ O2-ის შეწოვის პროცესს CO2-ის ერთდროული გამოყოფით ქსოვილის სუნთქვა ეწოდება.

ოქსიდაციური ფოსფორილირება, როგორც უჯრედში ენერგიის დაგროვების მექანიზმი. ოქსიდაციური ფოსფორილირება რესპირატორული ფერმენტების ჯაჭვში. P/O თანაფარდობა. ოქსიდაციური ფოსფორილირება სუბსტრატის დონეზე, მისი მნიშვნელობა უჯრედისთვის. ქსენობიოტიკები - ჟანგვის და ფოსფორილირების ინჰიბიტორები და გამხსნელები.

ოქსიდაციური ფოსფორილირება- უჯრედული სუნთქვის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი, რომელიც იწვევს ენერგიის გამომუშავებას ატფ-ის სახით. ოქსიდაციური ფოსფორილირების სუბსტრატები არის ორგანული ნაერთების - ცილების, ცხიმების და ნახშირწყლების დაშლის პროდუქტები.

თუმცა, ყველაზე ხშირად, როგორც სუბსტრატსნახშირწყლები გამოიყენება. ასე რომ, ტვინის უჯრედებს არ შეუძლიათ სუნთქვისთვის სხვა სუბსტრატის გამოყენება, გარდა ნახშირწყლებისა.

წინასწარ რთული ნახშირწყლები იშლება მარტივზე, გლუკოზის წარმოქმნამდე. გლუკოზა არის უნივერსალური სუბსტრატი უჯრედული სუნთქვის პროცესში. გლუკოზის დაჟანგვა იყოფა 3 ეტაპად:

1. გლიკოლიზი;

2. ოქსიდაციური დეკარბოქსილაცია ან კრებსის ციკლი;

3. ოქსიდაციური ფოსფორილირება.

ამ შემთხვევაში, გლიკოლიზი არის საერთო ფაზა აერობული და ანაერობული სუნთქვისთვის.

რესპირატორული ფერმენტების ჯაჭვში ჟანგვითი ფოსფორილირების პროცესის ეფექტურობის საზომია P/O თანაფარდობა; ფოსფორის ატომების რაოდენობა, რომელიც შედის არაორგანული ფოსფატიდან ATP-ს შემადგენლობაში, 1 შეკრულ ჟანგბადის ატომზე, რომელიც მიდიოდა წყლის წარმოქმნაზე რესპირატორული ჯაჭვის მუშაობის დროს. როდესაც NADH + H+ იჟანგება, ეს არის 3, როდესაც FADH2 (KoQH2) იჟანგება, ეს არის 2, ხოლო როდესაც შემცირებული ციტოქრომი C იჟანგება, ეს არის 1.

ოქსიდაციური ფოსფორილირების ინჰიბიტორები.ინჰიბიტორები ბლოკავს V კომპლექსს:

1. ოლიგომიცინი - ბლოკავს ATP სინთაზას პროტონულ არხებს.

2. ატრაქტილოზიდი, ციკლოფილინი - ბლოკავს ტრანსლოკაზებს.

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი პირველად ინგლისელმა ბიოქიმიკოსმა კრებსმა აღმოაჩინა. ის იყო პირველი, ვინც პოსტულირებული იყო ამ ციკლის მნიშვნელობა პირუვატის სრული წვისთვის, რომლის მთავარი წყარო ნახშირწყლების გლიკოლიზური გარდაქმნაა.

შემდგომში ნაჩვენები იქნა, რომ ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი არის „ფოკალური წერტილი“, რომელშიც თითქმის ყველა მეტაბოლური გზა იყრის თავს.

ასე რომ, პირუვატის ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების შედეგად წარმოქმნილი აცეტილ-CoA შედის კრებსის ციკლში. ეს ციკლი შედგება რვა თანმიმდევრული რეაქციისგან (ნახ.

91). ციკლი იწყება აცეტილ-CoA-ს ოქსალოაცეტატთან კონდენსაციისა და ლიმონმჟავას წარმოქმნით. ( როგორც ქვემოთ დავინახავთ, ციკლში დაჟანგვას არ განიცდის თავად აცეტილ-CoA, არამედ უფრო რთული ნაერთი, ლიმონმჟავა (ტრიკარბოქსილის მჟავა).)

შემდეგ ლიმონის მჟავა (ექვსნახშირბადიანი ნაერთი), დეჰიდროგენაციების (წყალბადის აბსტრაქცია) და დეკარბოქსილირების (CO2-ის ელიმინაცია) სერიის გზით კარგავს ნახშირბადის ორ ატომს და ოქსალოაცეტატი (ოთხნახშირბადოვანი ნაერთი) კვლავ ჩნდება კრებსის ციკლში, ე.ი.

ანუ ციკლის სრული შემობრუნების შედეგად აცეტილ-CoA მოლეკულა იწვება CO2-მდე და H2O-მდე, ხოლო ოქსალოაცეტატის მოლეკულა რეგენერირებულია. ქვემოთ მოცემულია კრებსის ციკლის რვა თანმიმდევრული რეაქცია (ეტაპი).

პირველ რეაქციაში, რომელიც კატალიზირებულია ფერმენტ ციტრატ სინთაზას მიერ, აცეტილ-CoA კონდენსირდება ოქსალოაცეტატთან.

შედეგად, ლიმონმჟავა იქმნება:

როგორც ჩანს, ამ რეაქციაში ციტრილ-CoA, რომელიც დაკავშირებულია ფერმენტთან, იქმნება შუალედში. ეს უკანასკნელი შემდეგ სპონტანურად და შეუქცევად ჰიდროლიზდება ციტრატის და HS-KoA-ს წარმოქმნით.

ციკლის მეორე რეაქციაში წარმოქმნილი ლიმონმჟავა განიცდის გაუწყლოებას ცის-აკონიტური მჟავის წარმოქმნით, რომელიც წყლის მოლეკულის დამატებით გადადის იზოციტრიკულ მჟავაში.

ეს შექცევადი ჰიდრატაცია-დეჰიდრატაციის რეაქციები კატალიზებულია ფერმენტ აკონიტატ-ჰიდრატაზას მიერ:

მესამე რეაქციაში, რომელიც, როგორც ჩანს, არის კრებსის ციკლის სიჩქარის შეზღუდვა, იზოციტრიული მჟავა დეჰიდროგენირებულია NAD-დამოკიდებული იზოციტრატ დეჰიდროგენაზას თანდასწრებით:

(ქსოვილებში არსებობს იზოციტრატდეჰიდროგენაზას ორი ტიპი: NAD- და NADP-დამოკიდებული.

დადგენილია, რომ კრებსის ციკლში იზოციტრიუმის მჟავის დაჟანგვის მთავარი კატალიზატორის როლს ასრულებს NAD-დამოკიდებული იზოციტრატდეჰიდროგენაზა.)

იზოციტრატდეჰიდროგენაზას რეაქციის დროს იზოციტრიუმის მჟავა დეკარბოქსილირდება. NAD-დამოკიდებული იზოციტრატ დეჰიდროგენაზა არის ალოსტერიული ფერმენტი, რომელიც მოითხოვს ADP-ს, როგორც სპეციფიკურ აქტივატორს. გარდა ამისა, ფერმენტს სჭირდება Mg2+ ან Mn2+ იონები თავისი აქტივობის გამოსავლენად.

მეოთხე რეაქციაში ხდება α-კეტოგლუტარის მჟავას ოქსიდაციური დეკარბოქსილაცია სუქცინილ-CoA-მდე. ამ რეაქციის მექანიზმი მსგავსია პირუვატის ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების რეაქციასთან აცეტილ-CoA-მდე. α-კეტოგლუტარატ დეჰიდროგენაზას კომპლექსი თავისი სტრუქტურით წააგავს პირუვატდეჰიდროგენაზას კომპლექსს. ორივე შემთხვევაში რეაქციაში ხუთი კოენზიმი მონაწილეობს: TDP, ლიპოის მჟავას ამიდი, HS-KoA, FAD და NAD.

მოკლედ, ეს რეაქცია შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:

მეხუთე რეაქცია კატალიზებულია ფერმენტ სუქცინილ-CoA სინთეტაზას მიერ. ამ რეაქციის დროს სუქცინილ-CoA, მშპ-ს და არაორგანული ფოსფატის მონაწილეობით, გარდაიქმნება სუქცინის მჟავად (სუქცინატად). ამავდროულად, GTP1-ის მაღალენერგეტიკული ფოსფატური ბმის ფორმირება ხდება სუქცინილ-CoA-ს მაღალი ენერგიის თიოეთერის ბმის გამო:

(შედეგად მიღებული GTP შემდეგ აძლევს თავის ტერმინალურ ფოსფატ ჯგუფს ADP-ს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ATP.

სუქცინილ-CoA სინთეტაზას რეაქციის დროს მაღალი ენერგიის ნუკლეოზიდის ტრიფოსფატის წარმოქმნა არის სუბსტრატის დონეზე ფოსფორილირების მაგალითი.)

მეექვსე რეაქციაში სუქცინატი დეჰიდროგენირებულია ფუმარინის მჟავად. სუქცინატის დაჟანგვა კატალიზებულია სუქცინატდეჰიდროგენაზას მიერ, რომლის მოლეკულაში კოენზიმი FAD კოვალენტურად არის დაკავშირებული ცილასთან:

მეშვიდე რეაქციაში მიღებული ფუმარინის მჟავა ჰიდრატირებულია ფერმენტ ფუმარატ ჰიდრატაზას გავლენით.

ამ რეაქციის პროდუქტია ვაშლის მჟავა (მალატი). უნდა აღინიშნოს, რომ ფუმარატ ჰიდრაზას აქვს სტერეოსპეციფიკურობა - ამ რეაქციის დროს წარმოიქმნება L-ვაშლის მჟავა:

საბოლოოდ, ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის მერვე რეაქციაში, მიტოქონდრიული NAD-დამოკიდებული მალატდეჰიდროგენაზას გავლენით, L-მალატი იჟანგება ოქსალოაცეტატად:

როგორც ხედავთ, რვა ფერმენტული რეაქციისგან შემდგარი ციკლის ერთ შემობრუნებაში ხდება ერთი აცეტილ-CoA მოლეკულის სრული დაჟანგვა („წვა“).

ციკლის უწყვეტი მუშაობისთვის საჭიროა სისტემაში აცეტილ-CoA-ს მუდმივი მიწოდება და შემცირებულ მდგომარეობაში გადასული კოენზიმები (NAD და FAD) ისევ და ისევ უნდა იჟანგება. ეს დაჟანგვა ხორციელდება ელექტრონის გადამტან სისტემაში (ან რესპირატორული ფერმენტის ჯაჭვში), რომელიც მდებარეობს მიტოქონდრიაში.

აცეტილ-CoA-ს დაჟანგვის შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგია დიდწილად კონცენტრირებულია ატფ-ის მაღალენერგიულ ფოსფატურ ობლიგაციებში.

წყალბადის ატომების ოთხი წყვილიდან სამი წყვილი NAD-ის მეშვეობით გადადის ელექტრონების სატრანსპორტო სისტემაში; ამ შემთხვევაში, ბიოლოგიურ დაჟანგვის სისტემაში თითოეული წყვილისთვის წარმოიქმნება სამი ATP მოლეკულა (კონიუგირებული ჟანგვითი ფოსფორილირების პროცესში) და, შესაბამისად, სულ ცხრა ATP მოლეკულა. ატომების ერთი წყვილი შედის ელექტრონების ტრანსპორტირების სისტემაში FAD-ის საშუალებით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება 2 ATP მოლეკულა. კრებსის ციკლის რეაქციების დროს ასევე სინთეზირდება GTP-ის 1 მოლეკულა, რომელიც ტოლია ატფ-ის 1 მოლეკულის.

ასე რომ, აცეტილ-CoA-ს დაჟანგვის დროს კრებსის ციკლში წარმოიქმნება 12 ATP მოლეკულა.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, 1 NADH2 მოლეკულა (3 ATP მოლეკულა) წარმოიქმნება პირუვატის ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების დროს აცეტილ-CoA-მდე. მას შემდეგ, რაც გლუკოზის ერთი მოლეკულის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება პირუვატის ორი მოლეკულა, როდესაც ისინი იჟანგება აცეტილ-CoA-ს 2 მოლეკულამდე და ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის მომდევნო ორი მონაცვლეობით, სინთეზირდება 30 ATP მოლეკულა (აქედან გამომდინარე, ერთი პირუვატის CO2 მოლეკულის დაჟანგვა. ხოლო H2O იძლევა 15 ATP მოლეკულას).

ამას უნდა დაემატოს აერობული გლიკოლიზის დროს წარმოქმნილი 2 ატფ მოლეკულა და 4 ატფ მოლეკულა სინთეზირებული ექსტრამიტოქონდრიული NADH2-ის 2 მოლეკულის დაჟანგვის გამო, რომლებიც წარმოიქმნება გლიცერალდეჰიდ-3-ფოსფატის რეაქციის 2 მოლეკულის დაჟანგვის დროს.

კრებსის ციკლის რეაქციები

მთლიანობაში ვიღებთ, რომ როდესაც გლუკოზის 1 მოლეკულა იშლება ქსოვილებში განტოლების მიხედვით: C6H1206 + 602 -> 6CO2 + 6H2O, სინთეზირდება 36 ATP მოლეკულა, რაც ხელს უწყობს ადენოზინის ტრიფოსფატის დაგროვებას მაღალენერგეტიკული ბობოსფოზებში. 36 X 34,5 ~ 1240 კჯ (ან, სხვა წყაროების მიხედვით, 36 X 38 ~ 1430 კჯ) თავისუფალი ენერგია.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გლუკოზის აერობული დაჟანგვის დროს გამოთავისუფლებული მთელი თავისუფალი ენერგიიდან (დაახლოებით 2840 კჯ), მისი 50%-მდე გროვდება მიტოქონდრიაში ისეთი ფორმით, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ფიზიოლოგიური ფუნქციების შესასრულებლად.

უდავოა, რომ ენერგეტიკული თვალსაზრისით, გლუკოზის სრული დაშლა უფრო ეფექტური პროცესია, ვიდრე გლიკოლიზი. უნდა აღინიშნოს, რომ გლიცერალდეჰიდ-3-ფოსფატის 2 NADH2 მოლეკულების გარდაქმნის დროს წარმოქმნილი NADH2-ის 2 მოლეკულა დაჟანგვისას იძლევა არა 6 ATP მოლეკულას, არამედ მხოლოდ 4-ს. ფაქტია, რომ ექსტრამიტოქონდრიულ NADH2 მოლეკულებს თავად არ შეუძლიათ. მემბრანის მეშვეობით შეაღწიონ მიტოქონდრიაში.

თუმცა, მათ მიერ გაცემული ელექტრონები შეიძლება შევიდეს ბიოლოგიური დაჟანგვის მიტოქონდრიულ ჯაჭვში ეგრეთ წოდებული გლიცეროფოსფატის შატლის მექანიზმის გამოყენებით (სურ. 92). როგორც ნახატზე ჩანს, ციტოპლაზმური NADH2 პირველად რეაგირებს ციტოპლაზმურ დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატთან გლიცეროლ-3-ფოსფატის წარმოქმნით. რეაქცია კატალიზებულია NAD-დამოკიდებული ციტოპლაზმური გლიცეროლ-3-ფოსფატ დეჰიდროგენაზას მიერ:

დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატი + NADH2 გლიცეროლი-3-ფოსფატი + NAD

მიღებული გლიცეროლი-3-ფოსფატი ადვილად აღწევს მიტოქონდრიულ მემბრანაში.

მიტოქონდრიის შიგნით, სხვა (მიტოქონდრიული) გლიცეროლ-3-ფოსფატდეჰიდროგენაზა (ფლავინის ფერმენტი) გლიცეროლ-3-ფოსფატს კვლავ ჟანგავს დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატამდე:

გლიცეროლი-3-ფოსფატი + FAD დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატი + faDH2

შემცირებული ფლავოპროტეინი (ფერმენტი - FADH2) KoQ დონეზე შეჰყავს მის მიერ შეძენილ ელექტრონებს ბიოლოგიური დაჟანგვის ჯაჭვში და მასთან დაკავშირებულ ჟანგვის ფოსფორილირებაში, ხოლო დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატი ტოვებს მიტოქონდრიას ციტოპლაზმაში და შეუძლია კვლავ ურთიერთქმედება ციტოპლაზმურ NADH2-თან.

ამრიგად, ელექტრონების წყვილი (ციტოპლაზმური NADH2-ის ერთი მოლეკულიდან), რომელიც შეყვანილია სასუნთქ ჯაჭვში გლიცეროფოსფატის შატლის მექანიზმის გამოყენებით, იძლევა არა 3 ATP, არამედ 2 ATP.

ახლა უკვე კარგად არის დადგენილი, რომ გლიცეროფოსფატის შატლის მექანიზმი მოქმედებს ღვიძლის უჯრედებში.

სხვა ქსოვილებისთვის ეს კითხვა ჯერ არ არის განმარტებული.

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი

გლიკოლიზის რეაქციები მიმდინარეობს ციტოზოლში და ქლოროპლასტებში. გლიკოლიზის სამი ეტაპია:

1 - მოსამზადებელი (ჰექსოზის ფოსფორილირება და ორი ფოსფოტრიოზის წარმოქმნა);

2 - პირველი ჟანგვითი სუბსტრატის ფოსფორილირება;

3 - მეორე ინტრამოლეკულური ოქსიდაციური სუბსტრატის ფოსფორილირება.

შაქარი განიცდის მეტაბოლურ გარდაქმნებს ფოსფორის მჟავას ეთერების სახით.

გლუკოზა წინასწარ გააქტიურებულია ფოსფორილირებით. ATP-დამოკიდებულ რეაქციაში, რომელიც კატალიზებულია ჰექსოკინაზას მიერ, გლუკოზა გარდაიქმნება გლუკოზა-6-ფოსფატად. გლუკოზა-6-ფოსფატის ფრუქტოზა-6-ფოსფატამდე იზომერიზაციის შემდეგ, ეს უკანასკნელი კვლავ ფოსფორილირდება ფრუქტოზა-1,6-დიფოსფატის წარმოქმნით. ფოსფოფრუქტოკინაზა, რომელიც ახდენს ამ საფეხურის კატალიზებას, გლიკოლიზის მნიშვნელოვანი ძირითადი ფერმენტია.

ამრიგად, ორი ATP მოლეკულა მოიხმარება ერთი გლუკოზის მოლეკულის გასააქტიურებლად. ფრუქტოზა-1,6-დიფოსფატი ალდოლაზას მიერ იყოფა ორ ფოსფორილირებულ C3 ფრაგმენტად. ეს ფრაგმენტები, გლიცერალდეჰიდ-3-ფოსფატი და დიჰიდროქსიაცეტონ ფოსფატი, ერთმანეთში გარდაიქმნება ტრიოზაფოსფატ იზომერაზას მიერ.

გლიცერალდეჰიდ-3-ფოსფატი იჟანგება გლიცერალდეჰიდ-3-ფოსფატდეჰიდროგენაზას მიერ და წარმოიქმნება NADH + H+.

ამ რეაქციაში არაორგანული ფოსფატი შედის მოლეკულაში 1,3-დიფოსფოგლიცერატის წარმოქმნით. ასეთი შუალედური შეიცავს შერეულ ანჰიდრიდულ ბმას, რომლის გაწყვეტა უაღრესად ეგზოერგიული პროცესია. შემდეგ ეტაპზე, რომელიც კატალიზებულია ფოსფოგლიცერატკინაზას მიერ, ამ ნაერთის ჰიდროლიზი ასოცირდება ატფ-ის წარმოქმნასთან.

შემდეგი შუალედური პროდუქტი, რომლის ჰიდროლიზი შეიძლება დაკავშირებული იყოს ატფ-ის სინთეზთან, წარმოიქმნება 3-ფოსფოგლიცერატის იზომერიზაციის რეაქციაში, რომელიც მიიღება 3PHA-ს დაჟანგვის რეაქციის შედეგად, 2-ფოსფოგლიცერატში (ფოსფოგლიცერატ მუტაზას ფერმენტი). და წყლის შემდგომი ელიმინაცია (ენოლაზას ფერმენტი).

პროდუქტი არის ფოსფორის მჟავის ეთერი და პირუვატის ენოლის ფორმა და ამიტომ მას უწოდებენ ფოსფოენოლპირუვატს (PEP). საბოლოო ნაბიჯი, რომელიც კატალიზებულია პირუვატ კინაზას მიერ, წარმოქმნის პირუვატს და ატფ-ს.

PHA ჟანგვის საფეხურთან და თიოკინაზას რეაქციასთან ერთად ციტრატის ციკლში, ეს არის მესამე რეაქცია, რომელიც საშუალებას აძლევს უჯრედებს ასინთეზირონ ATP, რესპირატორული ჯაჭვისგან დამოუკიდებლად.

ATP-ის წარმოქმნის მიუხედავად, ის ძალზე ეგზოერგიულია და ამიტომ შეუქცევადია.

გლიკოლიზის შედეგად, გლუკოზის ერთი მოლეკულისგან წარმოიქმნება პირუვინის მჟავას 2 მოლეკულა და ატფ-ის 4 მოლეკულა. ვინაიდან მაკროერგიული ბმა იქმნება უშუალოდ დაჟანგულ სუბსტრატზე, ATP წარმოქმნის ამ პროცესს ეწოდება სუბსტრატის ფოსფორილირება.

ორი ATP მოლეკულა ფარავს სუბსტრატის საწყისი გააქტიურების ღირებულებას ფოსფორილირების გზით. აქედან გამომდინარე, 2 ATP მოლეკულა გროვდება. გარდა ამისა, გლიკოლიზის დროს 2 NAD მოლეკულა მცირდება NADH-მდე. გლიკოლიზის დროს გლუკოზის მოლეკულა იშლება ორ პირუვატის მოლეკულად.

გარდა ამისა, წარმოიქმნება ATP და NADH + H + ორი მოლეკულა (აერობული გლიკოლიზი).

ანაერობულ პირობებში, პირუვატი განიცდის შემდგომ ტრანსფორმაციას, ხოლო უზრუნველყოფს NAD +-ის რეგენერაციას. ეს აწარმოებს ფერმენტაციის პროდუქტებს, როგორიცაა ლაქტატი ან ეთანოლი (ანაერობული გლიკოლიზი). ამ პირობებში, გლიკოლიზი არის ერთადერთი გზა ენერგიის მისაღებად ATP-ის სინთეზისთვის ADP-დან და არაორგანული ფოსფატიდან. აერობულ პირობებში პირუვიკ მჟავას წარმოქმნილი 2 მოლეკულა სუნთქვის აერობულ ფაზაში შედის.

კრებსის ციკლი.მიტოქონდრიაში პირუვატის ოქსიდაციური დეკარბოქსილირების შედეგად წარმოქმნილი აცეტილ-CoA შედის კრებსის ციკლში.

ციკლი იწყება აცეტილ-CoA-ს დამატებით ოქსალოაცეტატში და ლიმონმჟავას (ციტრატის) წარმოქმნით.

შემდეგ ლიმონის მჟავა (ექვსნახშირბადოვანი ნაერთი), დეჰიდროგენაციების სერიის (წყალბადის აბსტრაქცია) და ორი დეკარბოქსილირების (CO2-ის ელიმინაცია) მეშვეობით კარგავს ნახშირბადის ორ ატომს და კვლავ გადაიქცევა ოქსალოაცეტატად (ოთხნახშირბადოვანი ნაერთი) კრებსის ციკლში. , ე.ი.

ციკლის სრული შემობრუნების შედეგად ერთი აცეტილ-CoA მოლეკულა იწვება CO2-მდე და H2O-მდე, ხოლო ოქსალოაცეტატის მოლეკულა რეგენერირებულია. ციკლის რეაქციების დროს გამოიყოფა დაჟანგული სუბსტრატში შემავალი ენერგიის ძირითადი რაოდენობა და ამ ენერგიის უმეტესი ნაწილი არ იკარგება სხეულში, არამედ გამოიყენება ATP-ის მაღალი ენერგიის საბოლოო ფოსფატური ბმების წარმოქმნისას.

როდესაც გლუკოზა იჟანგება სუნთქვის დროს გლიკოლიზის ფუნქციონირებისა და კრებსის ციკლის დროს, სულ წარმოიქმნება ატფ-ის 38 მოლეკულა.

მცენარეებს ელექტრონების ჟანგბადში გადაცემის განსხვავებული გზა აქვთ. ეს გზა არ არის ინჰიბირებული ციანიდით და ამიტომ მას ციანიდისადმი რეზისტენტული ან ალტერნატიული ეწოდება. ციანიდრეზისტენტული სუნთქვა დაკავშირებულია ალტერნატიული ოქსიდაზას ფუნქციონირებასთან რესპირატორულ ჯაჭვში, ციტოქრომ ოქსიდაზას გარდა, რომელიც პირველად იზოლირებული იყო 1978 წელს.

სუნთქვის ამ გზით ენერგია ძირითადად არ გროვდება ატფ-ში, არამედ იშლება სითბოს სახით. ციანიდისადმი მდგრადი სუნთქვა თრგუნავს სალიცილის მჟავას. მცენარეთა უმეტესობაში ციანიდისადმი მდგრადი სუნთქვა არის 10-25%, მაგრამ ზოგჯერ მას შეუძლია მიაღწიოს ჟანგბადის მთლიანი შთანთქმის 100%-ს. ეს დამოკიდებულია მცენარის სახეობასა და ზრდის პირობებზე. ალტერნატიული სუნთქვის ფუნქციები ბოლომდე არ არის გასაგები. ეს გზა აქტიურდება უჯრედში ATP-ის მაღალი შემცველობისას და სუნთქვის დროს ელექტრონების ტრანსპორტირების ძირითადი ჯაჭვის მუშაობის დათრგუნვისას.

ითვლება, რომ ციანიდისადმი მდგრადი გზა თამაშობს როლს არახელსაყრელი პირობების ზემოქმედებისას. დადასტურებულია, რომ ალტერნატიული სუნთქვა მონაწილეობს სითბოს ფორმირებაში. ენერგიის გაფრქვევამ სითბოს სახით შეიძლება უზრუნველყოს მცენარეული ქსოვილების ტემპერატურის მატება გარემოს ტემპერატურაზე 10-15°C-ით.

ATP სინთეზის მექანიზმის ასახსნელად, რომელიც დაკავშირებულია ელექტრონების ტრანსპორტირებასთან სუნთქვის ETC-ში, შემოთავაზებულია რამდენიმე ჰიპოთეზა:

• ქიმიური (სუბსტრატის ფოსფორილირების ანალოგიით);
• მექანოქიმიური (მიტოქონდრიის მოცულობის შეცვლის უნარზე დაყრდნობით);
• ქიმიოსმოტური (დაჟანგვის ენერგიის ტრანსფორმაციის შუალედური ფორმის პოსტულაცია ტრანსმემბრანული პროტონის გრადიენტის სახით).

მიტოქონდრიული მემბრანის მეშვეობით H იონების გადატანის შედეგად ATP წარმოქმნის პროცესს ოქსიდაციური ფოსფორილირება ეწოდება.

იგი ტარდება ფერმენტ ATP სინთეტაზას მონაწილეობით. ATP სინთეტაზას მოლეკულები განლაგებულია მიტოქონდრიის შიდა მემბრანის შიდა მხარეს სფერული გრანულების სახით.

პირუვინის მჟავის ორი მოლეკულის გაყოფის და მემბრანის მეშვეობით წყალბადის იონების სპეციალური არხების მეშვეობით გადატანის შედეგად სინთეზირდება სულ 36 ატფ მოლეკულა (კრებსის ციკლში 2 მოლეკულა და გადაცემის შედეგად 34 მოლეკულა. H იონები მემბრანის გავლით).

აერობული სუნთქვის საერთო განტოლება შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად:

C6H12O6 + O2+ 6H2O + 38ADP + 38H3PO4 →

6CO2+ 12H2O + 38ATP

H+-გადაადგილებადი ატფ სინთაზა შედგება ორი ნაწილისგან: პროტონული არხი (F0) ჩაშენებული მემბრანაში მინიმუმ 13 ქვეერთეულისგან და კატალიზური ქვედანაყოფი (Fi), რომელიც გამოდის მატრიცაში.

კატალიზური ნაწილის "თავი" იქმნება სამი + - და სამი - ქვედანაყოფით, რომელთა შორის არის სამი აქტიური ცენტრი.

სტრუქტურის „ღერო“ იქმნება Fo-ნაწილის პოლიპეპტიდებით და „თავის“ y-, 5- და s-ქვეერთეულებით.

კატალიზური ციკლი დაყოფილია სამ ფაზად, რომელთაგან თითოეული თავის მხრივ გადის სამ აქტიურ ცენტრში. ჯერ ADP (ADP) და Pi-ს შეერთება, შემდეგ წარმოიქმნება ფოსფოანჰიდრიდის ბმა და ბოლოს გამოიყოფა რეაქციის საბოლოო პროდუქტი.

პროტონის ყოველი გადატანისას F0 ცილის არხით მატრიცაში, სამივე აქტიური ცენტრი ახდენს რეაქციის მომდევნო სტადიის კატალიზებას. ვარაუდობენ, რომ პროტონის ტრანსპორტირების ენერგია ძირითადად იხარჯება α-ქვეგანყოფილების ბრუნვაზე, რის შედეგადაც α- და β-ქვეგანყოფილებების კონფორმაციები ციკლურად იცვლება.

სოციალური ღილაკები ჯომლასთვის

კრებსის ციკლის ფუნქციები

მეცნიერება » ბიოქიმია

1.წყალბადის დონორის ფუნქცია. კრებსის ციკლი ამარაგებს სუბსტრატებს სასუნთქი ჯაჭვისთვის (NAD-დამოკიდებული სუბსტრატები: იზოციტრატი, -კეტოგლუტარატი, მალატი; FAD-დამოკიდებული სუბსტრატი - სუქცინატი).
2.კატაბოლური ფუნქცია. TCA-ს დროს ისინი იჟანგება მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტებამდე
საწვავის მოლეკულებისგან წარმოქმნილი აცეტილის ნარჩენები (გლუკოზა, ცხიმოვანი მჟავები, გლიცეროლი, ამინომჟავები).
3.ანაბოლური ფუნქცია.

TCA სუბსტრატები მრავალი მოლეკულის სინთეზის საფუძველია (კეტომჟავები - α-კეტოგლუტარატი და PAA - შეიძლება გარდაიქმნას ამინომჟავებად გლუ და ასპ; PIA შეიძლება გარდაიქმნას გლუკოზად, სუქცინილ-CoA გამოიყენება ჰემის სინთეზისთვის).
4.ანაპლეროზული ფუნქცია. ციკლი არ წყდება მისი სუბსტრატების ფონდის ანაპლეროზის (შევსების) რეაქციების გამო. ყველაზე მნიშვნელოვანი ანაპლეროზული რეაქცია არის PHA-ს (მოლეკულა, რომელიც იწვევს ციკლს) წარმოქმნას PVC-ის კარბოქსილირებით.
5.ენერგეტიკული ფუნქცია.

სუქცინილ-CoA-ს დონეზე სუბსტრატის ფოსფორილირება ხდება 1 მაკროერგის მოლეკულის წარმოქმნით.

აცეტატის დაჟანგვა დიდ ენერგიას იძლევა

გარდა ამისა, კრებსის ციკლში 4 დეჰიდროგენაზას რეაქცია ქმნის ენერგიით მდიდარი ელექტრონების მძლავრ ნაკადს. ეს ელექტრონები შედიან შიდა მიტოქონდრიული მემბრანის რესპირატორულ ჯაჭვში.

საბოლოო ელექტრონის მიმღები არის ჟანგბადი. ელექტრონების ჟანგბადში თანმიმდევრული გადაცემისას გამოიყოფა ენერგია, რომელიც საკმარისია ჟანგვითი ფოსფორილირებით 9 ATP მოლეკულის შესაქმნელად. შენიშვნა: ეს მაჩვენებელი უფრო ნათელი გახდება მას შემდეგ, რაც გავეცნობით რესპირატორული ჯაჭვის მუშაობას და ფერმენტს, რომელიც ასინთეზირებს ATP-ს.

ტრიკარბოქსილის მჟავები- ორგანული მჟავები, რომლებსაც აქვთ სამი კარბოქსილის ჯგუფი (-COOH). ისინი ფართოდ არიან წარმოდგენილი ბუნებაში და მონაწილეობენ სხვადასხვა ბიოქიმიურ პროცესებში.

ტრადიციული სახელწოდება სისტემატური დასახელება მოლეკულური ფორმულა სტრუქტურული ფორმულა

ლიმონის მჟავა	2-ჰიდროქსიპროპან-1,2,3-ტრიკარბოქსილის მჟავა	C6H8O7
იზოციტრიუმის მჟავა	1-ჰიდროქსიპროპან-1,2,3-ტრიკარბოქსილი	C6H8O7
აკონინის მჟავა	1-პროპენ-1,2,3-ტრიკარბოქსილის მჟავა	C6H6O6	(ცის იზომერი და ტრანს იზომერი)
ჰომოციტრიუმის მჟავა	2-ჰიდროქსიბუტან-1,2,4-ტრიკარბოქსილის მჟავა	C7H10O7
ოქსალოსაქცინის მჟავა	1-ოქსოპროპან-1,2,3-ტრიკარბოქსილის მჟავა	C6H6O7
ტრიკარბალილის მჟავა	პროპან-1,2,3-ტრიკარბოქსილის მჟავა	C3H5(COOH)3
ტრიმეზური მჟავა	ბენზოლ-1,3,5-ტრიკარბოქსილის მჟავა	C9H6O6

Სმ.

ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლი (კრების ციკლი)

შენიშვნები

ლიტერატურა

• V. P. Komov, V. N. Shvedova.ბიოქიმია. - Bustard, 2004. - 638გვ.

ჩვენ ვაგრძელებთ კრებსის ციკლის ანალიზს. ბოლო სტატიაში ვისაუბრე იმაზე, თუ რა არის ეს ზოგადად, რატომ არის საჭირო კრებსის ციკლი და რა ადგილი უჭირავს მას მეტაბოლიზმში.

ახლა მოდით გადავიდეთ ამ ციკლის რეალურ რეაქციებზე.

დაჯავშნას მაშინვე გავაკეთებ - პირადად ჩემთვის, რეაქციების დამახსოვრება სრულიად უაზრო სავარჯიშო იყო, სანამ ზემოხსენებულ კითხვებს არ მოვაგვარებდი.

მაგრამ თუ თქვენ უკვე გაარკვიეთ თეორია, მე გთავაზობთ პრაქტიკაზე გადასვლას.

კრებსის ციკლის დაწერის მრავალი გზა შეგიძლიათ ნახოთ. ყველაზე გავრცელებული ვარიანტები ასეთია:

მაგრამ ბერეზოვის T.T.-ს ავტორებისგან ბიოქიმიის ძველი კარგი სახელმძღვანელოდან რეაქციების დაწერის გზა ყველაზე მოსახერხებელი მეჩვენა.

და კოროვკინა ბ.ვ.

პირველი რეაქცია

ჩვენთვის უკვე ნაცნობი აცეტილ-CoA და ოქსალოაცეტატი ერწყმის და გადაიქცევა ციტრატად, ანუ ლიმონმჟავა.

მეორე რეაქცია

ახლა ვიღებთ ლიმონმჟავას და ვაქცევთ მას იზოციტრიუმის მჟავა.

ენერგიის გაცვლა. კრებსის ციკლი. სასუნთქი ჯაჭვი და ექსკრეცია

ამ ნივთიერების კიდევ ერთი სახელია იზოციტრატი.

სინამდვილეში, ეს რეაქცია გარკვეულწილად უფრო რთულია, შუალედური ეტაპის მეშვეობით - ცის-აკონიტური მჟავის წარმოქმნა. მაგრამ მე გადავწყვიტე გამარტივება, რათა უკეთ გახსოვდეს. საჭიროების შემთხვევაში, შეგიძლიათ დაამატოთ დაკარგული ნაბიჯი აქ, თუ გახსოვთ ყველაფერი.

სინამდვილეში, ორი ფუნქციური ჯგუფი უბრალოდ გაცვალეს.

მესამე რეაქცია

ასე რომ, მივიღეთ იზოციტრიუმის მჟავა.

ახლა საჭიროა მისი დეკარბოქსილირება (ანუ ამოწურვა COOH) და დეჰიდრატაცია (ანუ ამოწურვა H). შედეგად მიღებული ნივთიერება არის ა-კეტოგლუტარატი.

ეს რეაქცია გამოირჩევა HADH2 კომპლექსის წარმოქმნით. ეს ნიშნავს, რომ NAD-ის გადამყვანი იღებს წყალბადს სასუნთქი ჯაჭვის დასაწყებად.

ბერეზოვისა და კოროვკინის სახელმძღვანელოში კრებსის ციკლის რეაქციების ვერსია მომწონს ზუსტად იმიტომ, რომ რეაქციებში ჩართული ატომები და ფუნქციური ჯგუფები მაშინვე აშკარად ჩანს.

მეოთხე რეაქცია

წინა რეაქციისგან ვიღებთ ა-კეტოგლუტარატს და ამჯერად ვაკარბოქსილირებთ. როგორც ხედავთ, იმავე რეაქციაში ა-კეტოგლუტარატს ემატება კოენზიმი-A.

ისევ როგორ მუშაობს საათი ნიკოტინამიდიადენინი დინუკლეოტიდი, ანუ ზემოთ.

ეს დიდებული მატარებელი ჩნდება აქ, როგორც ბოლო საფეხურზე, რათა დაიჭიროს წყალბადი და გადაიტანოს იგი სასუნთქ ჯაჭვში.

სხვათა შორის, შედეგად მიღებული ნივთიერება - სუქცინილ-CoA, არ უნდა შეგაშინოთ.

სუქცინატი არის სუქცინის მჟავის სხვა სახელი, რომელიც თქვენთვის კარგად არის ცნობილი ბიოორგანული ქიმიის დროიდან. სუქცინილ-კოა არის სუქცინის მჟავის კომბინაცია კოენზიმ-A-სთან. შეიძლება ითქვას, რომ ეს არის სუქცინის მჟავას ეთერი.

მეხუთე რეაქცია

ბოლო ეტაპზე ჩვენ ვთქვით, რომ სუქცინილ-CoA არის სუქცინის მჟავას ეთერი.

ახლა კი ჩვენ თავს ვიკავებთ სუქცინის მჟავა, ანუ სუქცინატი, სუქცინილ-CoA-სგან. უაღრესად მნიშვნელოვანი წერტილი: სწორედ ამ რეაქციაშია სუბსტრატის ფოსფორილირება.

ფოსფორილირება ზოგადად (ის შეიძლება იყოს ჟანგვითი და სუბსტრატი) არის ფოსფორის ჯგუფის PO3 დამატება მშპ-ში ან ATP-ში, რათა მივიღოთ სრული GTP, ან, შესაბამისად, ATP. სუბსტრატი განსხვავდება იმით, რომ იგივე ფოსფორის ჯგუფი გამოყოფილია მის შემცველი ნებისმიერი ნივთიერებისგან.

ისე, მარტივად რომ ვთქვათ, ის გადადის SUBSTRATE-დან HDF-ზე ან ADP-ზე. ამიტომ მას "სუბსტრატის ფოსფორილირებას" უწოდებენ.

კიდევ ერთხელ: სუბსტრატის ფოსფორილირების დაწყების მომენტში გვაქვს დიფოსფატის მოლეკულა - გუანოზინის დიფოსფატი ან ადენოზინ დიფოსფატი.

ფოსფორილირება მდგომარეობს იმაში, რომ მოლეკულა ორი ფოსფორმჟავას ნარჩენებით - GDP ან ADP "სრულდება" მოლეკულაში სამი ფოსფორის მჟავის ნარჩენებით, რათა მიიღოთ გუანოზინის ტრიფოსფატი ან ადენოზინ ტრიფოსფატი. ეს პროცესი ხდება სუქცინილ-CoA-ს სუქცინატად (ანუ სუქცინის მჟავად) გარდაქმნის დროს.

დიაგრამაზე შეგიძლიათ იხილოთ ასო F (n). ეს ნიშნავს "არაორგანულ ფოსფატს". არაორგანული ფოსფატი გადადის სუბსტრატიდან მშპ-ში, ასე რომ რეაქციის პროდუქტები შეიცავს კარგ, მაღალი ხარისხის GTP.

ახლა ვნახოთ თავად რეაქცია:

მეექვსე რეაქცია

შემდეგი ტრანსფორმაცია. ამჯერად, სუქცინის მჟავა, რომელიც მივიღეთ წინა ეტაპზე, გადაიქცევა ფუმარატიგაითვალისწინეთ ახალი ორმაგი ბმა.

დიაგრამა ნათლად აჩვენებს, თუ როგორ არის ჩართული რეაქცია ᲐᲮᲘᲠᲔᲑᲐ: ეს დაუღალავი პროტონისა და ელექტრონის მატარებელი ღებულობს წყალბადს და მიათრევს მას პირდაპირ სასუნთქ ჯაჭვში.

მეშვიდე რეაქცია

ჩვენ უკვე ფინიშთან ვართ.

კრებსის ციკლის ბოლო ეტაპი არის ფუმარატის L-მალატად გადაქცევა. L-malate არის სხვა სახელი L- ვაშლის მჟავაბიოორგანული ქიმიის კურსიდან ნაცნობი.

თუ თავად რეაქციას დააკვირდებით, ნახავთ, რომ ჯერ ერთი, ის ორივე მიმართულებით მიდის და მეორეც, მისი არსი არის დატენიანება.

ანუ, ფუმარატი უბრალოდ ანიჭებს წყლის მოლეკულას თავის თავს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება L-ვაშლის მჟავა.

მერვე რეაქცია

კრებსის ციკლის ბოლო რეაქცია არის L- ვაშლის მჟავის დაჟანგვა ოქსალოაცეტატამდე, ე.ი. ოქსალოძმარმჟავა.

როგორც გესმით, "oxaloacetate" და "oxaloacetic მჟავა" სინონიმებია. ალბათ გახსოვთ, რომ ოქსალოძმარმჟავა არის კრებსის ციკლის პირველი რეაქციის კომპონენტი.

აქვე აღვნიშნავთ რეაქციის თავისებურებას: NADH2-ის ფორმირება, რომელიც გადაიტანს ელექტრონებს სასუნთქ ჯაჭვში.

ასევე არ დაგავიწყდეთ რეაქციები 3,4 და 6, სადაც ასევე წარმოიქმნება სასუნთქი ჯაჭვის ელექტრონების და პროტონების მატარებლები.

როგორც ხედავთ, მე კონკრეტულად წითლად ავღნიშნე ის რეაქციები, რომლის დროსაც წარმოიქმნება NADH და FADH2. ეს არის ძალიან მნიშვნელოვანი ნივთიერებები სასუნთქი ჯაჭვისთვის.

მწვანეში მე ხაზგასმით აღვნიშნე რეაქცია, რომელშიც ხდება სუბსტრატის ფოსფორილირება და მიიღება GTP.

როგორ გავიხსენოთ ეს ყველაფერი?

სინამდვილეში, ეს არც ისე რთულია. ჩემი ორი სტატიის სრულად წაკითხვის შემდეგ, ისევე როგორც თქვენი სახელმძღვანელო და ლექციები, თქვენ უბრალოდ უნდა ივარჯიშოთ ამ რეაქციების წერაში. გირჩევთ დაიმახსოვროთ კრებსის ციკლი 4 რეაქციის ბლოკად. ჩაწერეთ ეს 4 რეაქცია რამდენჯერმე, თითოეულისთვის შეარჩიეთ ასოციაცია, რომელიც შეესაბამება თქვენს მეხსიერებას.

მაგალითად, მაშინვე ძალიან იოლად გამახსენდა მეორე რეაქცია, რომელშიც ლიმონმჟავისგან წარმოიქმნება იზოციტრიკული მჟავა (მგონი ბავშვობიდან ყველასთვის ნაცნობია).

თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ მნემონური შენიშვნები, როგორიცაა: მთელი ანანასი და სუფლის ნაჭერი დღეს რეალურად ჩემი სადილია, რომელიც შეესაბამება სერიას - ციტრატი, ცის-აკონიტატი, იზოციტრატი, ალფა-კეტოგლუტარატი, სუქცინილ-CoA, სუქცინატი, ფუმარატი, მალატი, ოქსალოაცეტატი.

მსგავსი კიდევ ბევრია.

მაგრამ, მართალი გითხრათ, თითქმის არასდროს მომწონდა ასეთი ლექსები. ჩემი აზრით, თავად რეაქციების თანმიმდევრობის დამახსოვრება უფრო ადვილია. ძალიან დამეხმარა კრებსის ციკლის ორ ნაწილად გაყოფა, რომელთაგან თითოეულს საათში რამდენჯერმე ვვარჯიშობდი წერაში. როგორც წესი, ეს ხდებოდა წყვილებში, როგორიცაა ფსიქოლოგია ან ბიოეთიკა. ეს ძალიან მოსახერხებელია - ლექციიდან ყურადღების გადატანის გარეშე, შეგიძლიათ სიტყვასიტყვით ერთი წუთი დახარჯოთ რეაქციების დასაწერად, როგორც ისინი გახსოვთ, შემდეგ კი შეამოწმოთ სწორი ვარიანტი.

სხვათა შორის, ზოგიერთ უნივერსიტეტში, ბიოქიმიაში ტესტებისა და გამოცდებისთვის, მასწავლებლები არ საჭიროებენ თავად რეაქციების ცოდნას.

თქვენ მხოლოდ უნდა იცოდეთ რა არის კრებსის ციკლი, სად ხდება ის, რა არის მისი მახასიათებლები და მნიშვნელობა და, რა თქმა უნდა, თავად გარდაქმნების ჯაჭვი. მხოლოდ ჯაჭვის დასახელება შეიძლება ფორმულების გარეშე, მხოლოდ ნივთიერებების სახელების გამოყენებით. ამ მიდგომას აზრი არ აქვს, ჩემი აზრით.

იმედი მაქვს, რომ ჩემი სახელმძღვანელო ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის შესახებ დაგეხმარა.

და მინდა შეგახსენოთ, რომ ეს ორი სტატია არ არის თქვენი ლექციებისა და სახელმძღვანელოების სრული შემცვლელი. მხოლოდ იმიტომ დავწერე, რომ უხეშად გაიგო რა არის კრებსის ციკლი. თუ მოულოდნელად ჩემს მეგზურში რაიმე შეცდომას ხედავთ, გთხოვთ დაწეროთ ამის შესახებ კომენტარებში. Გმადლობთ ყურადღებისთვის!

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი (კრებსის ციკლი, ციტრატის ციკლი) არის კატაბოლიზმის ზოგადი გზის ცენტრალური ნაწილი, ციკლური ბიოქიმიური აერობული პროცესი, რომლის დროსაც ხდება ორ და სამ ნახშირბადოვანი ნაერთების გარდაქმნა, რომლებიც წარმოიქმნება შუალედური პროდუქტების სახით ცოცხალ ორგანიზმებში ნახშირწყლების, ცხიმების და ცილების დაშლის დროს. CO 2 ხდება. ამ შემთხვევაში გამოთავისუფლებული წყალბადი იგზავნება ქსოვილის სუნთქვის ჯაჭვში, სადაც შემდგომ იჟანგება წყალში, უშუალო მონაწილეობას იღებს უნივერსალური ენერგიის წყაროს - ATP-ის სინთეზში.

კრებსის ციკლი არის საკვანძო ნაბიჯი ჟანგბადის მოხმარების ყველა უჯრედის სუნთქვაში, ორგანიზმში მრავალი მეტაბოლური გზის გზაჯვარედინზე. გარდა მნიშვნელოვანი ენერგეტიკული როლისა, ციკლი ასევე ასრულებს მნიშვნელოვან პლასტიკურ ფუნქციას, ანუ ის არის წინამორბედი მოლეკულების მნიშვნელოვანი წყარო, საიდანაც, სხვა ბიოქიმიური გარდაქმნების დროს, უჯრედის სიცოცხლისთვის ისეთი მნიშვნელოვანი ნაერთები, როგორიცაა სინთეზირებულია ამინომჟავები, ნახშირწყლები, ცხიმოვანი მჟავები და სხვ.

ფუნქციები

1. ინტეგრაციული ფუნქცია- ციკლი არის კავშირი ანაბოლიზმისა და კატაბოლიზმის რეაქციებს შორის.
2. კატაბოლური ფუნქცია- სხვადასხვა ნივთიერებების გარდაქმნა ციკლურ სუბსტრატებად:
   • ცხიმოვანი მჟავები, პირუვატი, ლეუ, ფენ - აცეტილ-CoA.
   • არგი, ჰის, გლუ - α-კეტოგლუტარატი.
   • თმის საშრობი, ტირი - ფუმარატი.
3. ანაბოლური ფუნქცია- ციკლური სუბსტრატების გამოყენება ორგანული ნივთიერებების სინთეზისთვის:
   • ოქსალაცეტატი - გლუკოზა, ასპ, ასნ.
   • სუქცინილ-CoA - ჰემის სინთეზი.
   • CO 2 - კარბოქსილირების რეაქციები.
4. წყალბადის დონორის ფუნქცია- კრებსის ციკლი აწვდის პროტონებს მიტოქონდრიულ რესპირატორულ ჯაჭვს სამი NADH.H + და ერთი FADH 2 სახით.
5. ენერგეტიკული ფუნქცია- 3 NADH.H + იძლევა 7,5 მოლ ატფ-ს, 1 FADH 2 იძლევა 1,5 მოლ ატფ-ს სასუნთქ ჯაჭვზე. გარდა ამისა, ციკლში სინთეზირდება 1 GTP სუბსტრატის ფოსფორილირებით, შემდეგ კი ATP სინთეზირდება მისგან ტრანსფოსფორილირებით: GTP + ADP = ATP + GDP.

მნემონური წესები

კრებსის ციკლში ჩართული მჟავების ადვილად დასამახსოვრებლად, არსებობს მნემონური წესი:

მთელი ანანასი და სუფლის ნაჭერი დღეს რეალურად ჩემი სადილია, რომელიც შეესაბამება სერიას - ციტრატი, (ცის-) აკონიტატი, იზოციტრატი, (ალფა-) კეტოგლუტარატი, სუქცინილ-CoA, სუქცინატი, ფუმარატი, მალატი, ოქსალოაცეტატი.

ასევე არის შემდეგი მნემონური ლექსი (მისი ავტორი არის კსსუ-ს ბიოქიმიის კათედრის ასისტენტი ე. ვ. პარშკოვა):

პიკიაცეტილზე ლიმონისილა, მაგრამ ნარ ცისთან კონმეშინოდა, რომ ის მის ზემოთ იყო იზოლიმონიმაგრამ ალფა კეტოგლუტარივაი. სუქცინილი Xia კოენზიმიომ, ქარვასილა ფუმარიოვო, იაბლოხი ek ზამთრისთვის მომარაგებული, შემობრუნდა პიკიოჰ ისევ.

(ოქსალოძმარმჟავა, ლიმონმჟავა, ცის-აკონინის მჟავა, იზოციტრიუმის მჟავა, α-კეტოგლუტარის მჟავა, სუქცინილ-KoA, სუქცინის მჟავა, ფუმარინის მჟავა, ვაშლის მჟავა, ოქსალოძმარმჟავა).

ლექსის კიდევ ერთი ვერსია

პაიკმა შეჭამა აცეტატი, გამოდის ციტრატი ცის-აკონიტატის მეშვეობით, ეს იქნება იზოციტრატი წყალბადი, რომელიც მისცემს NAD-ს, ის კარგავს CO 2-ს, ეს უზომოდ სასიხარულოა ალფა-კეტოგლუტარატის დაჟანგვა - NAD-მა მოიპარა წყალბადი TDP, კოენზიმ A აიღე CO 2 და ენერგია ძლივს გაჩნდა სუქცინილში მაშინვე GTP დაიბადა და დარჩა სუქცინატად, ახლა ის მივიდა FAD-მდე - დალია წყლის წყალბადის ფუმარატი და ის იქცა მალატად აქ მალატად მოვიდა NAD, წყალბადები შეძენილი პაიკი კვლავ გამოჩნდა და ჩუმად დაიმალა აცეტატის ყურება. ..

შენიშვნები

ბმულები

• ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი

მოკლე ისტორიული ინფორმაცია

ჩვენი საყვარელი ციკლი არის CTC, ანუ ტრიკარბოქსილის მჟავების ციკლი - სიცოცხლე დედამიწაზე და დედამიწის ქვეშ და დედამიწაზე... გაჩერდი, მაგრამ ზოგადად ეს ყველაზე საოცარი მექანიზმია - ის უნივერსალურია, ეს არის დაშლის დაჟანგვით. ნახშირწყლების, ცხიმების, ცილების პროდუქტები ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში, რის შედეგადაც ვიღებთ ენერგიას ჩვენი სხეულის აქტივობისთვის.

ეს პროცესი თავად ჰანს კრებსმა აღმოაჩინა, რისთვისაც ნობელის პრემია მიიღო!

დაიბადა გერმანიის ქალაქ ჰილდესჰაიმში 25 - 1900 აგვისტოს. მან მიიღო სამედიცინო განათლება ჰამბურგის უნივერსიტეტში, განაგრძო ბიოქიმიური კვლევა ოტო ვარბურგის ხელმძღვანელობით ბერლინში.

1930 წელს მან სტუდენტთან ერთად აღმოაჩინა ორგანიზმში ამიაკის განეიტრალების პროცესი, რომელიც იყო ცოცხალი სამყაროს ბევრ წარმომადგენელში, მათ შორის ადამიანებში. ეს ციკლი არის შარდოვანას ციკლი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც კრებსის ციკლი #1.

როდესაც ჰიტლერი მოვიდა ხელისუფლებაში, ჰანსი ემიგრაციაში წავიდა დიდ ბრიტანეთში, სადაც აგრძელებს მეცნიერების სწავლას კემბრიჯისა და შეფილდის უნივერსიტეტებში. უნგრელი ბიოქიმიკოსის ალბერტ სენტ-გიორგიის გამოკვლევის შემუშავებით, ის იღებს აზრს და აკეთებს ყველაზე ცნობილ კრებსის ციკლს No2, ანუ სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, "Szent-Györgyi-Krebs ციკლს" - 1937 წ.

კვლევის შედეგები ეგზავნება ჟურნალს „Nature“, რომელიც უარს ამბობს სტატიის გამოქვეყნებაზე. შემდეგ ტექსტი ჰოლანდიაში ჟურნალ "ენზიმოლოგიაში" გაფრინდება. კრებსს 1953 წელს მიენიჭა ნობელის პრემია ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში.

აღმოჩენა გასაოცარი იყო: 1935 წელს Szent-Györgyi-მ აღმოაჩინა, რომ სუქცინის, ოქსილოძმარვის, ფუმარინის და ვაშლის მჟავები (4 მჟავა ცხოველური უჯრედების ბუნებრივი ქიმიური კომპონენტია) აძლიერებს ჟანგვის პროცესს მტრედის გულმკერდის კუნთში. რომელიც გახეხილია.

სწორედ მასში მიმდინარეობს მეტაბოლური პროცესები უმაღლესი სიჩქარით.

ფ. კნუპმა და კ. მარტიუსმა 1937 წელს დაადგინეს, რომ ლიმონმჟავა გარდაიქმნება იზოციტრიკულ მჟავად შუალედური პროდუქტის, ცის - აკონიტური მჟავის მეშვეობით. გარდა ამისა, იზოციტრიუმის მჟავა შეიძლება გარდაიქმნას ა-კეტოგლუტარულ მჟავად, ხოლო ეს მჟავა სუქცინის მჟავად.

კრებსმა შენიშნა მჟავების მოქმედება მტრედის გულმკერდის კუნთის მიერ O2-ის შეწოვაზე და გამოავლინა მათი გამააქტიურებელი მოქმედება PVC-ის დაჟანგვაზე და აცეტილ-კოენზიმ A-ს წარმოქმნაზე. გარდა ამისა, კუნთში მიმდინარე პროცესებს აფერხებდა მალონის მჟავა. , რომელიც მსგავსია სუქცინის მჟავას და შეუძლია კონკურენტულად დათრგუნოს ფერმენტები , რომელთა სუბსტრატი არის სუქცინის მჟავა .

როდესაც კრებსმა სარეაქციო გარემოს დაამატა მალონის მჟავა, დაიწყო ა-კეტოგლუტარის, ლიმონის და სუქცინის მჟავების დაგროვება. ამრიგად, ცხადია, რომ ა-კეტოგლუტარის, ლიმონმჟავების ერთობლივი მოქმედება იწვევს სუქცინის წარმოქმნას.

ჰანსმა გამოიკვლია 20-ზე მეტი ნივთიერება, მაგრამ მათ გავლენა არ მოახდინეს დაჟანგვაზე. მიღებული მონაცემების შედარებისას კრებსმა მიიღო ციკლი. თავიდანვე მკვლევარმა ზუსტად ვერ თქვა, პროცესი იწყება ლიმონის მჟავით თუ იზოციტრიუმის მჟავით, ამიტომ მას "ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი" უწოდა.

ახლა ჩვენ ვიცით, რომ პირველი არის ლიმონმჟავა, ამიტომ სწორი არის ციტრატის ციკლი ან ლიმონმჟავას ციკლი.

ევკარიოტებში TCA რეაქციები ხდება მიტოქონდრიაში, ხოლო კატალიზის ყველა ფერმენტი, გარდა 1-ისა, თავისუფალ მდგომარეობაშია მიტოქონდრიულ მატრიქსში, გარდა სუქცინატდეჰიდროგენაზასა, რომელიც ლოკალიზებულია შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაზე და შედის ლიპიდური ორშრე. პროკარიოტებში ციკლის რეაქციები მიმდინარეობს ციტოპლაზმაში.

შევხვდეთ ციკლის მონაწილეებს:

1) აცეტილ-კოენზიმი A:
- აცეტილის ჯგუფი
- კოენზიმი A - კოენზიმი A:

2) PIE - Oxaloacetate - Oxalic-Acetic acid:
რადგან იგი შედგება ორი ნაწილისაგან: ოქსილის და ძმარმჟავას.

3-4) ლიმონის და იზოტრინის მჟავები:

5) ა-კეტოგლუტარის მჟავა:

6) სუქცინილ-კოენზიმი A:

7) სუქცინის მჟავა:

8) ფუმარინის მჟავა:

9) ვაშლის მჟავა:

როგორ ხდება რეაქციები? ზოგადად, ჩვენ ყველა მიჩვეული ვართ ბეჭდის გარეგნობას, რომელიც სურათზე ქვემოთ არის ნაჩვენები. ყველაფერი ჩამოთვლილია ეტაპად ქვემოთ:

1. აცეტილ-კოენზიმ A-ს და ოქსალ-ძმარმჟავას ➙ ლიმონმჟავას კონდენსაცია.

აცეტილ-კოენზიმ A-ს ტრანსფორმაცია წარმოიქმნება ოქსალო-ძმარმჟავასთან კონდენსაციის შედეგად, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ლიმონმჟავა.

რეაქცია არ საჭიროებს ატფ-ის მოხმარებას, რადგან ამ პროცესისთვის ენერგია უზრუნველყოფილია თიოეთერის ბმის ჰიდროლიზის შედეგად აცეტილ-კოენზიმ A-სთან, რომელიც მაკროერგიულია:

2. ლიმონის მჟავა ცის-აკონინის მჟავით გადადის იზოციტრიკულ მჟავაში.

ლიმონის მჟავა იზომერიზებულია იზოციტრიკულ მჟავად. გარდაქმნის ფერმენტი - აკონიტაზა - ჯერ ასუფთავებს ლიმონმჟავას ცის-აკონიტის მჟავას წარმოქმნით, შემდეგ წყალს აერთიანებს მეტაბოლიტის ორმაგ კავშირში და წარმოქმნის იზოციტრიკულ მჟავას:

3. იზოლიციტრიუმის მჟავა დეჰიდროგენირებულია ა-კეტოგლუტარის მჟავისა და CO2-ის წარმოქმნით.

იზოლიციტრიუმის მჟავა იჟანგება სპეციფიკური დეჰიდროგენაზას მიერ, რომლის კოენზიმია NAD.

დაჟანგვის პარალელურად, იზოციტრიული მჟავა დეკარბოქსილირდება. გარდაქმნების შედეგად წარმოიქმნება α-კეტოგლუტარის მჟავა.

4. ალფა-კეტოგლუტარის მჟავა დეჰიდრატირებულია ➙ სუქცინილ-კოენზიმი A და CO2.

შემდეგი ნაბიჯი არის α-კეტოგლუტარის მჟავას ოქსიდაციური დეკარბოქსილაცია.

იგი კატალიზებულია α-კეტოგლუტარატდეჰიდროგენაზას კომპლექსით, რომელიც მექანიზმით, სტრუქტურით და მოქმედებით მსგავსია პირუვატდეჰიდროგენაზას კომპლექსთან. შედეგად წარმოიქმნება სუქცინილ-CoA.

5. სუქცინილ-კოენზიმი A ➙ სუქცინის მჟავა.

სუქცინილ-CoA ჰიდროლიზდება თავისუფალ სუქცინის მჟავად, გამოთავისუფლებული ენერგია ინახება გუანოზინტრიფოსფატის წარმოქმნით. ეს ეტაპი ერთადერთია ციკლში, სადაც ენერგია პირდაპირ გამოიყოფა.

6. სუქცინის მჟავა გაუწყლოებულია ➙ ფუმარიული.

სუქცინის მჟავას დეჰიდროგენაციას აჩქარებს სუქცინატდეჰიდროგენაზა, მისი კოენზიმი არის FAD.

7. Fumaric hydrated ➙ malic.

ფუმარინის მჟავა, რომელიც წარმოიქმნება სუქცინის მჟავას დეჰიდროგენაციის დროს, ჰიდრატირებულია და წარმოიქმნება ვაშლის მჟავა.

8. ვაშლის მჟავა დეჰიდროგენირებულია ➙ ოქსიალმჟავა - ციკლი დახურულია.

საბოლოო პროცესი არის მალატის დეჰიდროგენაზას მიერ კატალიზებული ვაშლის მჟავის დეჰიდროგენაცია;

ეტაპის შედეგია მეტაბოლიტი, საიდანაც იწყება ტრიკარბოქსილის მჟავების ციკლი - ოქსილის ძმარმჟავა.

შემდეგი ციკლის 1 რეაქციაში შევა კიდევ ერთი მლ აცეტილ-კოენზიმი A.

როგორ გავიხსენოთ ეს ციკლი? Უბრალოდ!

1) ძალიან ფიგურალური გამოთქმა:
მთელი ანანასი და სუფლის ნაჭერი დღეს რეალურად ჩემი სადილია, რომელიც შეესაბამება ციტრატს, ცის-აკონიტატს, იზოციტრატს, (ალფა-)კეტოგლუტარატს, სუქცინილ-CoA-ს, სუქცინატს, ფუმარატს, მალატს, ოქსალოაცეტატს.

2) კიდევ ერთი გრძელი ლექსი:

პაიკმა შეჭამა აცეტატი, გამოდის ციტრატი,
ცისაკონიტის მეშვეობით იქნება იზოციტრატი.
წყალბადის დათმობის შემდეგ ის კარგავს CO2-ს,
ალფა-კეტოგლუტარატი უზომოდ ბედნიერია ამით.
ოქსიდაცია მოდის - NAD-მა მოიპარა წყალბადი,
TDP, კოენზიმი A იღებს CO2.
და ენერგია ძლივს გამოჩნდა სუქცინილში,
მაშინვე ATP დაიბადა და სუქცინატი დარჩა.
ასე რომ, ის მივიდა FAD-მდე - მას სჭირდება წყალბადი,
ფუმარატმა დალია წყალი და გადაიქცა მალატად.
შემდეგ OVER მივიდა მალატამდე, შეიძინა წყალბადი,
PIKE კვლავ გამოჩნდა და ჩუმად დაიმალა.

3) ორიგინალური ლექსი უფრო მოკლეა:

PIKE ACETYL LIMONIL,
მაგრამ ნარცისის ცხენს შეეშინდა
ის მის ზემოთ არის ISOLIMONO
ალფა - კეტოგლუტარალი.
სუქცინირებული კოენზიმით,
ამბერ ფუმაროვო,
ვაშლი ინახება ზამთრისთვის,
ისევ PIKE-ად გადაიქცა.

ამ მეტაბოლურ გზას ეწოდა ავტორის სახელი, რომელმაც აღმოაჩინა იგი - გ. კრებსი, რომელმაც მიიღო (ფ. ლიპმანთან ერთად) ამ აღმოჩენისთვის 1953 წელს ნობელის პრემია. ლიმონმჟავას ციკლი ითვისებს თავისუფალ ენერგიას საკვებში ცილების, ცხიმებისა და ნახშირწყლების დაშლისგან. კრებსის ციკლი არის ცენტრალური მეტაბოლური გზა.

მიტოქონდრიულ მატრიქსში პირუვატის ჟანგვითი დეკარბოქსილირების შედეგად წარმოქმნილი აცეტილ-CoA შედის თანმიმდევრული ჟანგვის რეაქციების ჯაჭვში. რვა ასეთი რეაქციაა.

1 რეაქცია - ლიმონმჟავას წარმოქმნა. ციტრატის წარმოქმნა ხდება აცეტილ-CoA-ს აცეტილის ნარჩენების კონდენსაციის გზით ოქსალაცეტატთან (OA) ციტრატის სინთეზის ფერმენტის გამოყენებით (წყლის მონაწილეობით):

ეს რეაქცია პრაქტიკულად შეუქცევადია, ვინაიდან აცეტილ~S-CoA ენერგიით მდიდარი თიოეთერის ბმა იშლება.

მე-2 რეაქცია - იზოციტრიული მჟავის წარმოქმნა.ამ რეაქციას აკატალიზებს რკინის შემცველი (Fe - არაჰემური) ფერმენტი - აკონიტაზა. რეაქცია მიმდინარეობს ფორმირების ეტაპზე ცის-აკონინის მჟავა (ლიმონმჟავა განიცდის დეჰიდრატაციას წარმოქმნის მიზნით ცის-აკონინის მჟავა, რომელიც წყლის მოლეკულის მიმაგრებით გადაიქცევა იზოციტრიკულ მჟავად).

მე-3 რეაქცია - დეჰიდროგენაცია და იზოციტრიული მჟავის პირდაპირი დეკარბოქსილაცია.რეაქცია კატალიზებულია NAD+-დამოკიდებული ფერმენტის იზოციტრატ დეჰიდროგენაზას მიერ. ფერმენტს სჭირდება მანგანუმის (ან მაგნიუმის) იონების არსებობა. იზოციტრატ დეჰიდროგენაზას, როგორც ბუნებით ალოსტერულ ცილას, სჭირდება სპეციფიკური აქტივატორი - ADP.

მე-4 რეაქცია - α-კეტოგლუტარის მჟავას ოქსიდაციური დეკარბოქსილაცია.პროცესი კატალიზებულია α-კეტოგლუტარატდეჰიდროგენაზას მიერ - ფერმენტული კომპლექსი აგებულებით და მოქმედების მექანიზმით მსგავსია პირუვატდეჰიდროგენაზას კომპლექსთან. იგი შედგება იგივე კოფერმენტებისგან: TPP, LA და FAD - კომპლექსის საკუთარი კოენზიმები; KoA-SH და NAD+ გარეგანი კოენზიმებია.

მე-5 რეაქცია - სუბსტრატის ფოსფორილირება.რეაქციის არსი არის სუქცინილ-CoA-ს (მაკროერგიული ნაერთი) მდიდარი კავშირის ენერგიის გადატანა მშპ-ში ფოსფორის მჟავას მონაწილეობით - ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება GTP, რომლის მოლეკულაც რეაგირებს. რეფოსფორილირება ADP-თან ერთად იქმნება ATP.

მე-6 რეაქცია - სუქცინის მჟავას დეჰიდროგენაცია სუქცინატდეჰიდროგენაზასთან.ფერმენტი პირდაპირ გადააქვს წყალბადს სუბსტრატიდან (სუქცინატი) შიდა მიტოქონდრიული მემბრანის უბიქინონში. სუქცინატდეჰიდროგენაზა არის მიტოქონდრიული რესპირატორული ჯაჭვის II კომპლექსი. ამ რეაქციაში კოენზიმი არის FAD.

მე-7 რეაქცია - ვაშლის მჟავას წარმოქმნა ფერმენტ ფუმარაზას მიერ.ფუმარაზა (ფუმარატ ჰიდრაზა) ატენიანებს ფუმარინის მჟავას - ეს ქმნის ვაშლის მჟავას და მისი ლ- ფორმა, ვინაიდან ფერმენტი სტერეოსპეციფიკურია.

მე-8 რეაქცია - ოქსალაცეტატის წარმოქმნა.რეაქცია კატალიზებულია მალატ დეჰიდროგენაზა , რომლის კოენზიმი მეტია + . ფერმენტის მოქმედებით წარმოქმნილი ოქსალაცეტატი კვლავ შედის კრებსის ციკლში და მეორდება მთელი ციკლური პროცესი.

ბოლო სამი რეაქცია შექცევადია, მაგრამ ვინაიდან NADH?H+ რესპირატორული ჯაჭვი იკავებს, რეაქციის წონასწორობა გადადის მარჯვნივ, ე.ი. ოქსალაცეტატის წარმოქმნისკენ. როგორც ჩანს, აცეტილ-CoA მოლეკულების სრული დაჟანგვა, „წვა“ ხდება ციკლის ერთ შემობრუნებაში. ციკლის დროს წარმოიქმნება ნიკოტინამიდის და ფლავინის კოენზიმების შემცირებული ფორმები, რომლებიც იჟანგება მიტოქონდრიის სასუნთქ ჯაჭვში. ამრიგად, კრებსის ციკლი მჭიდრო კავშირშია უჯრედული სუნთქვის პროცესთან.

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის ფუნქციები მრავალფეროვანია:

· ინტეგრაციული - კრებსის ციკლი არის ცენტრალური მეტაბოლური გზა, რომელიც აერთიანებს დაშლის პროცესებს და უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტების სინთეზს.

· ანაბოლური - ციკლის სუბსტრატები გამოიყენება მრავალი სხვა ნაერთის სინთეზისთვის: ოქსალაცეტატი გამოიყენება გლუკოზის სინთეზისთვის (გლუკონეოგენეზი) და ასპარტინის მჟავას სინთეზისთვის, აცეტილ-CoA - ჰემის სინთეზისთვის, α-კეტოგლუტარატი - სინთეზისთვის. გლუტამინის მჟავა, აცეტილ-CoA - ცხიმოვანი მჟავების, ქოლესტერინის, სტეროიდული ჰორმონების, აცეტონის სხეულების და ა.შ.

· კატაბოლური - ამ ციკლში გლუკოზის, ცხიმოვანი მჟავების, კეტოგენური ამინომჟავების დაშლის პროდუქტები ასრულებენ მოგზაურობას - ისინი ყველა გადაიქცევა აცეტილ-CoA-ში; გლუტამინის მჟავა - α-კეტოგლუტარულამდე; ასპარტიკი - ოქსალოაცეტატამდე და სხვ.

· სინამდვილეში ენერგია - ერთ-ერთი ციკლური რეაქცია (საქცინილ-CoA-ს დაშლა) არის სუბსტრატის ფოსფორილირების რეაქცია. ამ რეაქციის დროს წარმოიქმნება GTP-ის ერთი მოლეკულა (რეფოსფორილირების რეაქცია იწვევს ატფ-ის წარმოქმნას).

· წყალბადის დონორი - სამი NAD + დამოკიდებული დეჰიდროგენაზას (იზოციტრატი, α-კეტოგლუტარატი და მალატ დეჰიდროგენაზას) და FAD-დამოკიდებული სუქცინატდეჰიდროგენაზას მონაწილეობით წარმოიქმნება 3 NADH?H + და 1 FADH 2. ეს შემცირებული კოენზიმები წყალბადის დონორები არიან მიტოქონდრიული რესპირატორული ჯაჭვისთვის, წყალბადის გადაცემის ენერგია გამოიყენება ATP სინთეზისთვის.

· ანაპლეროზული - შევსება. კრებსის ციკლის სუბსტრატების მნიშვნელოვანი რაოდენობა გამოიყენება სხვადასხვა ნაერთების სინთეზისთვის და ტოვებს ციკლს. ერთ-ერთი რეაქცია, რომელიც ანაზღაურებს ამ დანაკარგებს, არის რეაქცია, რომელიც კატალიზირებულია პირუვატ კარბოქსილაზას მიერ.

კრებსის ციკლის რეაქციის სიჩქარე განისაზღვრება უჯრედის ენერგეტიკული მოთხოვნილებებით

კრებსის ციკლის რეაქციების სიჩქარე კორელაციაშია ქსოვილის სუნთქვის პროცესის ინტენსივობასთან და მასთან დაკავშირებულ ოქსიდაციურ ფოსფორილირებასთან - სუნთქვის კონტროლთან. ყველა მეტაბოლიტი, რომელიც ასახავს უჯრედში ენერგიის საკმარის მიწოდებას, არის კრებსის ციკლის ინჰიბიტორები. ATP / ADP თანაფარდობის ზრდა არის უჯრედის საკმარისი ენერგიის მიწოდების მაჩვენებელი და ამცირებს ციკლის აქტივობას. NAD + / NADH, FAD / FADH 2 თანაფარდობის ზრდა მიუთითებს ენერგიის დეფიციტზე და არის სიგნალი კრებსის ციკლში დაჟანგვის პროცესების დაჩქარების შესახებ.

რეგულატორების ძირითადი მოქმედება მიმართულია სამი ძირითადი ფერმენტის აქტივობაზე: ციტრატ სინთაზა, იზოციტრატდეჰიდროგენაზა და ა-კეტოგლუტარატდეჰიდროგენაზა. ციტრატ სინთაზას ალოსტერული ინჰიბიტორებია ATP, ცხიმოვანი მჟავები. ზოგიერთ უჯრედში ციტრატი და NADH ასრულებენ მისი ინჰიბიტორების როლს. იზოციტრატდეჰიდროგენაზა ალოსტერიულად აქტიურდება ADP-ით და ინჰიბირდება NADH+H+-ის მომატებული დონეებით.

ბრინჯი. 5.15. ტრიკარბოქსილის მჟავის ციკლი (კრების ციკლი)

ეს უკანასკნელი ასევე არის α-კეტოგლუტარატდეჰიდროგენაზას ინჰიბიტორი, რომლის აქტივობა ასევე მცირდება სუქცინილ-CoA-ს დონის მატებასთან ერთად.

კრებსის ციკლის აქტივობა დიდწილად დამოკიდებულია სუბსტრატების ხელმისაწვდომობაზე. ციკლიდან სუბსტრატების მუდმივმა „გაჟონვამ“ (მაგალითად, ამიაკის მოწამვლის შემთხვევაში) შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედების ენერგომომარაგების მნიშვნელოვანი დარღვევა.

გლუკოზის დაჟანგვის პენტოზა ფოსფატის გზა ემსახურება რედუქციულ სინთეზებს უჯრედში.

როგორც სახელი გულისხმობს, ამ გზაზე წარმოიქმნება ძალიან საჭირო პენტოზა ფოსფატები. ვინაიდან პენტოზების წარმოქმნას თან ახლავს გლუკოზის პირველი ნახშირბადის ატომის დაჟანგვა და ელიმინაცია, ამ გზას ასევე ე.წ. აპოტომური (მწვერვალი- ზედა).

პენტოზა ფოსფატის გზა შეიძლება დაიყოს ორ ნაწილად: ჟანგვითი და არაჟანგვითი. ოქსიდაციურ ნაწილში, რომელიც მოიცავს სამ რეაქციას, წარმოიქმნება NADPH?H + და რიბულოზა-5-ფოსფატი. არაოქსიდაციურ ნაწილში რიბულოზა-5-ფოსფატი გარდაიქმნება სხვადასხვა მონოსაქარიდებად 3, 4, 5, 6, 7 და 8 ნახშირბადის ატომით; საბოლოო პროდუქტებია ფრუქტოზა-6-ფოსფატი და 3-PHA.

· ჟანგვის ნაწილი . პირველი რეაქცია-გლუკოზა-6-ფოსფატის დეჰიდროგენაცია გლუკოზა-6-ფოსფატდეჰიდროგენაზას მიერ δ-ლაქტონ 6-ფოსფოგლუკონის მჟავისა და NADPH?H+ (NADP +) წარმოქმნით. - კოენზიმი გლუკოზა-6-ფოსფატდეჰიდროგენაზა).

მეორე რეაქცია- 6-ფოსფოგლუკონოლაქტონის ჰიდროლიზი გლუკონოლაქტონ ჰიდროლაზას მიერ. რეაქციის პროდუქტია 6-ფოსფოგლუკონატი.

მესამე რეაქცია- 6-ფოსფოგლუკონოლაქტონის დეჰიდროგენაცია და დეკარბოქსილაცია ფერმენტ 6-ფოსფოგლუკონატდეჰიდროგენაზას მიერ, რომლის კოენზიმია NADP +. რეაქციის დროს კოენზიმი მცირდება და C-1 გლუკოზა იშლება რიბულოზა-5-ფოსფატის წარმოქმნით.

· არაჟანგვის ნაწილი . პირველი, ჟანგვითისაგან განსხვავებით, პენტოზაფოსფატის გზის ამ ნაწილის ყველა რეაქცია შექცევადია (ნახ. 5.16).

ნახ.

რიბულოზა-5-ფოსფატს შეუძლია იზომერიზდეს (ფერმენტი - კეტოიზომერაზა რიბოზა-5-ფოსფატში და ეპიმერიზება (ფერმენტი - ეპიმერაზა ) ქსილულოზა-5-ფოსფატამდე. ორი სახის რეაქცია მოჰყვება: ტრანსკეტოლაზა და ტრანსალდოლაზა.

ტრანსკეტოლაზა(კოენზიმი - თიამინის პიროფოსფატი) ყოფს ორ ნახშირბადის ფრაგმენტს და გადააქვს სხვა შაქარში (იხ. დიაგრამა). ტრანსალდოლაზა ატარებს სამ ნახშირბადის ფრაგმენტებს.

რეაქციაში პირველი შედის რიბოზა-5-ფოსფატი და ქსილულოზა-5-ფოსფატი. ეს არის ტრანსკეტოლაზას რეაქცია: 2C ფრაგმენტი გადადის ქსილულოზა-5-ფოსფატიდან რიბოზა-5-ფოსფატში.

შემდეგ მიღებული ორი ნაერთი ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან ტრანსალდოლაზას რეაქციაში; ამ შემთხვევაში 3C ფრაგმენტის სედოჰეპტულოზა-7-ფოსფატიდან 3-PHA-ზე გადატანის შედეგად წარმოიქმნება ერითროზა-4-ფოსფატი და ფრუქტოზა-6-ფოსფატი, ეს არის პენტოზა-ფოსფატის გზის F-ვარიანტი. . დამახასიათებელია ცხიმოვანი ქსოვილისთვის.

თუმცა, რეაქციებს ასევე შეუძლია სხვა გზაზე გასვლა (ნახ. 5.17) ეს ბილიკი მონიშნულია როგორც L-ვარიანტი. ეს ხდება ღვიძლში და სხვა ორგანოებში. ამ შემთხვევაში ტრანსალდოლაზას რეაქციაში წარმოიქმნება ოქტულოზა-1,8-დიფოსფატი.

სურ.5.17. გლუკოზის მეტაბოლიზმის პენტოზა ფოსფატის (აპოტომური) გზა (ოქტულოზა, ან L-ვარიანტი)

ერითროზა-4-ფოსფატი და ფრუქტოზა-6-ფოსფატი შეიძლება შევიდნენ ტრანსკეტოლაზას რეაქციაში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ფრუქტოზა-6-ფოსფატი და 3-PHA.

პენტოზაფოსფატის გზის ჟანგვითი და არაჟანგვითი ნაწილების ზოგადი განტოლება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

გლუკოზა-6-P + 7H 2 O + 12NADP + 5 პენტოზა-5-P + 6CO 2 + 12 NADPH?N + + Fn.

PVC-დეჰიდროგენაზას რეაქციაში წარმოქმნილი აცეტილ-SCoA შემდეგ შედის ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი(CTC, ლიმონმჟავას ციკლი, კრებსის ციკლი). პირუვატის გარდა, ციკლში ჩართულია კეტო მჟავები, რომლებიც მოდის ამინომჟავების ან ნებისმიერი სხვა ნივთიერების კატაბოლიზმის შედეგად.

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი

ციკლი გადის მიტოქონდრიული მატრიცადა წარმოადგენს დაჟანგვამოლეკულები აცეტილ-SCoAრვა ზედიზედ რეაქციაში.

პირველ რეაქციაში ისინი აკავშირებენ აცეტილიდა ოქსალოაცეტატი(ოქსალოძმარმჟავას) წარმოქმნას ციტრატი(ლიმონმჟავა), შემდეგ ლიმონმჟავა იზომერირდება იზოციტრატიდა ორი დეჰიდროგენაციის რეაქცია CO 2-ის ერთდროული გამოყოფით და NAD-ის შემცირებით.

მეხუთე რეაქციაში წარმოიქმნება GTP, ეს არის რეაქცია სუბსტრატის ფოსფორილირება. შემდეგი, FAD-დამოკიდებული დეჰიდროგენაცია ხდება თანმიმდევრულად სუქცინატი(საქცინის მჟავა), დატენიანება ფუმარიულიმჟავა ზევით მალატი(ვაშლის მჟავა), შემდეგ წარმოიქმნება NAD-დამოკიდებული დეჰიდროგენაცია ოქსალოაცეტატი.

შედეგად, ციკლის რვა რეაქციის შემდეგ ისევიქმნება ოქსალოაცეტატი .

ბოლო სამი რეაქცია ქმნის ე.წ ბიოქიმიური მოტივი(FAD-დამოკიდებული დეჰიდროგენაცია, ჰიდრატაცია და NAD-დამოკიდებული დეჰიდროგენაცია, გამოიყენება კეტო ჯგუფის საქცინატის სტრუქტურაში შესაყვანად. ეს მოტივი ასევე გვხვდება ცხიმოვანი მჟავების β-ჟანგვის რეაქციებში. საპირისპირო მიზნით (რედუქცია, დედატენიანება და აღდგენა) ეს მოტივი შეინიშნება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის რეაქციებში.

DTC ფუნქციები

1. ენერგია

• თაობა წყალბადის ატომებისასუნთქი ჯაჭვის მუშაობისთვის, კერძოდ, სამი NADH მოლეკულა და ერთი FADH2 მოლეკულა,
• ერთი მოლეკულის სინთეზი GTP(ატფ-ის ექვივალენტი).

2. ანაბოლური. CTC-ში იქმნება

• ჰემის წინამორბედი სუქცინილ-SCoA,
• კეტო მჟავები, რომლებიც შეიძლება გარდაიქმნას ამინომჟავებად - α-კეტოგლუტარატიგლუტამინის მჟავისთვის, ოქსალოაცეტატიასპარტიკისთვის,
• ლიმონის მჟავაგამოიყენება ცხიმოვანი მჟავების სინთეზისთვის,
• ოქსალოაცეტატი, გამოიყენება გლუკოზის სინთეზისთვის.

TCA-ს ანაბოლური რეაქციები

ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლის რეგულირება

ალოსტერული რეგულირება

ფერმენტები, რომლებიც ახდენენ TCA-ს 1-ლი, მე-3 და მე-4 რეაქციების კატალიზირებას, მგრძნობიარეა ალოსტერული რეგულირებამეტაბოლიტები:

ოქსალოაცეტატის ხელმისაწვდომობის რეგულირება

უფროსიდა მთავარი TCA-ს რეგულატორი არის ოქსალოაცეტატი, უფრო სწორად მისი ხელმისაწვდომობა. ოქსალოაცეტატის არსებობა მოიცავს აცეტილ-SCoA-ს TCA ციკლში და იწყებს პროცესს.

ჩვეულებრივ უჯრედს აქვს ბალანსიაცეტილ-SCoA-ს წარმოქმნას (გლუკოზის, ცხიმოვანი მჟავების ან ამინომჟავებისგან) და ოქსალოაცეტატის რაოდენობას შორის. ოქსალოაცეტატის წყაროა

1)პირუვინის მჟავაწარმოიქმნება გლუკოზის ან ალანინისგან,

ოქსალოაცეტატის სინთეზი პირუვატიდან

ფერმენტის აქტივობის რეგულირება პირუვატ კარბოქსილაზამონაწილეობით განხორციელდა აცეტილ-SCoA. ის ალოსტერიულია აქტივატორიფერმენტი და მის გარეშე პირუვატ კარბოქსილაზა პრაქტიკულად არააქტიურია. როდესაც აცეტილ-SCoA გროვდება, ფერმენტი იწყებს მუშაობას და წარმოიქმნება ოქსალოაცეტატი, მაგრამ, რა თქმა უნდა, მხოლოდ პირუვატის თანდასწრებით.

2) მიღება ასპარტინის მჟავატრანსამინაციის შედეგად ან AMP-IMF ციკლიდან,

3) ქვითარი ხილის მჟავებითავად ციკლი (ქარვა, α-კეტოგლუტარი, ვაშლი, ლიმონი) წარმოიქმნება ამინომჟავების კატაბოლიზმის დროს ან სხვა პროცესებში. უმრავლესობა ამინომჟავებისმათი კატაბოლიზმის დროს მათ შეუძლიათ გადაიქცნენ TCA-ს მეტაბოლიტებად, რომლებიც შემდეგ გადადიან ოქსალოაცეტატში, რომელიც ასევე ინარჩუნებს ციკლის აქტივობას.

TCA მეტაბოლიტების აუზის შევსება ამინომჟავებისგან

ციკლის შევსების რეაქციები ახალი მეტაბოლიტებით (ოქსალოაცეტატი, ციტრატი, α-კეტოგლუტარატი და სხვ.) ე.წ. ანაპლეროზული.

ოქსალოაცეტატის როლი მეტაბოლიზმში

მნიშვნელოვანი როლის მაგალითი ოქსალოაცეტატიემსახურება კეტონის სხეულების სინთეზის გააქტიურებას და კეტოაციდოზისისხლის პლაზმაში ზე არაადეკვატურიოქსალოაცეტატის რაოდენობა ღვიძლში. ეს მდგომარეობა შეინიშნება ინსულინდამოკიდებული შაქრიანი დიაბეტის დეკომპენსაციის დროს (ტიპი 1 დიაბეტი) და შიმშილის დროს. ამ დარღვევების დროს ღვიძლში აქტიურდება გლუკონეოგენეზის პროცესი, ე.ი. ოქსალოაცეტატის და სხვა მეტაბოლიტებისგან გლუკოზის წარმოქმნა, რაც იწვევს ოქსალოაცეტატის რაოდენობის შემცირებას. ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვის ერთდროული გააქტიურება და აცეტილ-SCoA-ს დაგროვება იწვევს აცეტილის ჯგუფის გამოყენების სარეზერვო გზას - კეტონის სხეულების სინთეზი. ამ შემთხვევაში ორგანიზმში ვითარდება სისხლის მჟავიანობა ( კეტოაციდოზი) დამახასიათებელი კლინიკური სურათით: სისუსტე, თავის ტკივილი, ძილიანობა, კუნთების ტონუსის დაქვეითება, სხეულის ტემპერატურა და არტერიული წნევა.

TCA რეაქციების სიჩქარის ცვლილება და კეტონის სხეულების დაგროვების მიზეზები გარკვეულ პირობებში

რეგულირების აღწერილი მეთოდი ოქსალოაცეტატის მონაწილეობით არის ლამაზი ფორმულირების ილუსტრაცია. ცხიმები იწვის ნახშირწყლების ცეცხლში". ეს გულისხმობს, რომ გლუკოზის "დამწვარი ალი" იწვევს პირუვატის წარმოქმნას და პირუვატი გარდაიქმნება არა მხოლოდ აცეტილ-SCoA-ში, არამედ ოქსალოაცეტატი.ოქსალოაცეტატის არსებობა უზრუნველყოფს აცეტილის ჯგუფის ჩართვას, რომელიც წარმოიქმნება ცხიმოვანი მჟავებიაცეტილ-SCoA-ს სახით, TCA-ს პირველ რეაქციაში.

ცხიმოვანი მჟავების ფართომასშტაბიანი „დაწვის“ შემთხვევაში, რაც შეინიშნება კუნთებში დროს ფიზიკური სამუშაოდა ღვიძლში მარხვააცეტილ-SCoA-ს შესვლის სიჩქარე TCA რეაქციაში პირდაპირ იქნება დამოკიდებული ოქსალოაცეტატის (ან დაჟანგული გლუკოზის) რაოდენობაზე.

თუ ოქსალოაცეტატის რაოდენობა ჰეპატოციტიარ არის საკმარისი (არ არის გლუკოზა ან არ იჟანგება პირუვატად), მაშინ აცეტილის ჯგუფი წავა კეტონის სხეულების სინთეზზე. ეს ხდება მაშინ, როცა ხანგრძლივი მარხვადა ტიპი 1 დიაბეტი.