Окислительное декарбоксилирование пирувата. Строение

Мультиферментного пируватдегидрогеназного комплекса. Суммарное уравнение и энергетический баланс окислительного

Декарбоксилирования пирувата. Регуляция активности

пируватдегидрогеназного комплекса: ковалентная модификация,

Аллостерический механизм

Окисление пирувата до ацетил-CоА происходит при участии ряда ферментов и коферментов, объединенных структурно в мультиферментную систему, получившую название «пируватдегидрогеназный комплекс».

На первой стадии этого процесса пируват (рис. 18.1) теряет свою карбоксильную группу в результате взаимодействия с тиаминпирофосфатом (TPP) в составе активного центра фермента пируватдегидрогеназы (E1). На второй стадии оксиэтильная группа комплекса E1–TPP–СНОН–СН3 окисляется с образованием ацетильной группы, которая одновременно переносится на амид липоевой кислоты (кофермент), связанной с ферментом дигидроли-поилацетилтрансферазой (Е2). Этот фермент катализирует третью стадию – перенос ацетильной группы на коэнзим CоА (HSCoA) с образованием конечного продукта (ацетил-CоА), который является высокоэнергетическим (макроэргическим) соединением.

На четвертой стадии регенерируется окисленная форма липоамида из восстановленного комплекса дигидролипоамида-Е2. При участии фермента дигидролипоилдегидрогеназы (Е3) осуществляется перенос атомов водорода от восстановленных сульфгидрильных групп дигидролипоамида на FAD, который выполняет роль простетической группы данного фермента и прочно с ним связан. На пятой стадии восстановленный FADН2 дигидро-липоилдегидрогеназы передает водород на кофермент NAD+ (с образованием NADН + Н+).

Окислительное декарбоксилирование пирувата. Строение - student2.ru

Рис. 18.1.Механизм действия пируватдегидрогеназного комплекса. Е1 – пируватдегидрогеназа; Е2 – дигидролипоилацетилтрансфераза; Е3 – дигидролипоилдегидрогеназа (цифры в кружках обозначают стадии процесса)

Процесс окислительного декарбоксилирования пирувата происходит в матриксе митохондрий. В нем (в составе сложного мультиферментного комплекса) принимают участие 3 фермента (пируватдегидрогеназа, ди-гидролипоилацетилтрансфераза, дигидролипоилдегидрогеназа) и 5 кофер-ментов (TРP, амид липоевой кислоты, коэнзим А, FAD и NAD), из которых три относительно прочно связаны с ферментами (ТPP-E1, липоамид-Е2 и FAD-Е3), а два – легко диссоциируют (HS-CoA и NAD).

Все эти ферменты, имеющие субъединичное строение, и коферменты организованы в единый комплекс. Поэтому промежуточные продукты способны быстро взаимодействовать. Доказано, что полипептидные цепи субъединиц дигидролипоил-ацетилтрансферазы составляют как бы ядро комплекса, вокруг которого расположены пируватдегидрогеназа и дигидролипоилдегидрогеназа. Принято считать, что нативный ферментный комплекс образуется путем самосборки.

Суммарную реакцию, катализируемую пируватдегидрогеназным комплексом, можно представить следующим образом:

Окислительное декарбоксилирование пирувата. Строение - student2.ru

Реакция сопровождается значительным уменьшением стандартной свободной энергии и практически необратима (∆G0′= ‒ 40 кДж/моль).

Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования аце-тил-CоА подвергается дальнейшему окислению с образованием СО2 и Н2О. Полное окисление ацетил-CоА происходит в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Этот процесс, так же как окислительное декарбо-ксилирование пирувата, происходит в митохондриях клеток.

Цикл лимонной кислоты. Отдельные реакции цикла,

Наши рекомендации