Аэробный дихотомический путь распада углеводов: химизм и биологическая роль.
Разрушение глюкозы дихотомическим путем в аэробных условиях до стадии образования пирувата – это специфические для глюкоза превращения, которые в отличие от общих путей катаболизма, происходят в цитозоле. Дихотом. аэробный путь при нехватке кислорода переключается на анаэробный путь. Кол-й продукт СО2 и Н2О, св.энергия, 36-38 АТФ.
28. Челночные механизмы транспорта водорода НАДН в митохондрии.
Никотинамидные дегидрогеназы находятся не только в матриксе митохондрий, но и в цитозоле. Митохондриальная мембрана непроницаема для НАД, поэтому НАДН2, который образуется в цитозоле, может передать свой водород в митохондрию только с помощью специальных субстратных ЧЕЛНОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ. В митохондрию из цитозоля передается не сам НАДН2, а только водород, отнятый от него. Переносимый водород включается в молекулу вещества-челнока, способного проникать через митохондриальную мембрану. В митохондрии вещество-челнок отдает водород на митохондриальный НАД или ФАД и возвращается обратно в цитозоль.
29. Анаэробный путь распада углеводов (гликолиз и виды брожения). Распространение и биол. роль гликолиза. В организме человека и животных при недостаточном поступлении кислорода в клетки возможен, так называемый, анаэробный дихотомический путь катаболизма глюкозы. Так в интенсивно работающих скелетных мышцах, когда мощность механизма доставки кислорода в клетки оказываются недостаточными , включаются анаэробные механизмы синтез АТФ происходящие вне митохондрий и без участия митохондриальных ферментов. В эритроцитах , где вообще отсутствуют митохондрии , потребность в АТФ удовлетворяются только за счет анаэробного гликолиза. Интенсивный анаэробный гликолиз характерен и для опухолевых клеток.
30. Гликолиз и глюконеогенез (цикл Кори).Глюконеогенез- синтез из субстрата не углеводного происхождения.
Молочная кислота накапливается в клетках и , особенно в интенсивно работающих скелетных мышцах не яв-ся метаболитом, который подлежит выведению из организма человека. Из клеток, в которых идет анаэробный дихотомический распад глюкозы лактат поступает в кровь. Далее током крови доставляется в печень, где используется как субстрат для новообразования глюкозы – глюконеогенеза. В печени под воздействием лактатдегидрогеназы молочная кислота вначале окисляется в пируват:
Пируват в печени частично окисляется в общих путях катаболизма ,частично используется для синтеза глюкозы.
Глюконеогенез из пирувата, в принципе протекает по тому же пути, что и анаэробный гликолиз, но в обратном направлении. Однако первые две реакции глюконеогенеза отличаются от реакции гликолиза:
CH2
ǀǀ
C-O-PO3H2 фруктоза-1,6-дифосфат фруктоза-6-фосфат
ǀ фосфатаза
COOH
Фосфоенопируват
Фруктоза-6-фосфат глюкоза-6-фосфат глюкоза
Изомераза фосфатаза
31)Химизм глюконеогенезаиз лактата.Молочная кислота ( лактат), накапливающаяся в клетках и, особенно а интенсивно работающих скелетных мышцах, не является метаболитом, который подлежит выделению из организма человека. Из клеток ,в которых происходит анаэробный дихотомический распад глюкозы лактат поступает в кровь. Далее по крови лактат попадает в печень, где используется как субстрат для глюконеогенеза. В печени под воздействием лактатдегидрогеназы (ЛГД1,2) молочная кислота окисляется сначала до пирувата:
CH3 НАДН2 CH3
ǀ ǀ
H- C-OH НАД 3АТФ + HOH + C
ǀ ЛГД 1,2 ǀ
COOH COOH
Лактат Пируват
CH3 COOH CO2
ǀ ǀ ГФД
C=O карбоксилаза CH2 CH2
ǀ ǀ ГТФ ǀǀ
COOH C=O фосфоенолпируват C-O-PO3H2
Пируват ǀ карбоксилаза ǀ
COOH COOH
Оксалоацетат Фосфоенопируват
CH2
ǀǀ
C-O-PO3H2 фруктоза-1,6-дифосфат фруктоза-6-фосфат
ǀ фосфатаза
COOH
Фосфоенопируват
Фруктоза-6-фосфат глюкоза-6-фосфат глюкоза
Изомераза фосфатаза
32)Метаболические функции Витамин Н(биотин, биос2) – антисеборейный витамин.
циклическое производное мочевины (имидазоловое и тиоэфирные кольца), боковая цепь которого представлена валериановой кислотой. Источники – яичный желток, печень, горох, соя. Биофун-я: определяет каталитическую активность биотиновых ферментов: пируваткарбоксилаза, ацетил-КоА-карбоксилаза, пропионил-КоА-карбоксилаза, карбомоилфосфатситетаза. Биотин является кофактором в метаболизме жирных кислот, лейцина и в процессе глюконеогенеза
33) Регуляция и нарушение глюколиза.эффект Пастера.При переходе в аэробные условия анаэробный гликолиз и накопление лактата прекращается, а скорость потребления глюкозы резко угнетается. Это явление носит название эффект Пастера. Эффект Пастера явл-ся следствием существ-х в клетке механизмов регулирования катаболизма глюкозы. Введение в организм разобщителей тканевого дыхания и окислительного фосфорелирования приводит к нарушению эффекта Пастера. Нарушение эффекта Пастера имеет место и в опухолевых клетках. Регуляцию этих процессов обеспечивают аллостерические ферменты. Аллосте-ми ферментами гликолиза – фосфоглюкокиназа и фосфофруктокиназа. Аллостер-и эффекторами – ингибироты АДФ, НАДН2, активаторы АДФ, АМФ, НАД.
Алостер-ми ферментами глюконеогенеза – пируваткарбоксилаза и фруктозо-1,6-дифосфатаза. Алостер-ми эффекторами – ингибиторы АДФ, АМФ, активатором – АТФ.
34) Апотомический (пентозофосфатный) путь распада глюкозы.Биологическая роль пентозофосфатного цикла состоит в следующим: - образуется большое кол-во восстановленного НАДФ. При окислении одной молекулы глюкозо-6-фосфата образуется 12 НАДФН2, которые используются для синтеза жирных к-т, стероидных гормонов; - синтезируются различные пентозы, в том числе рибоза, необходимая для построения молекул нуклеотидов и нуклеиновых к-т; - происходит синтез 36 молекул АТФ. Пентозофосфатный цикл состоит из 2 фаз: - 1фаза – окисление 6 молекул глюкозо-6-фосфата и образование 12 НАДФН2, 6 молекул СО2, 6 молекул фосфопентоз; - 2фаза – превращение фосфопентоз в транскетолазных реакциях и образование 5 фруктозо-6-монофосфата и превращение их в глюкозо-6-фосфат.
2 фаза пентозофосфатного цикла:
35)Пентозный путь и фотосинтез.,фотосинтез (темновая фаза)— серия биохимических реакций, осуществляемая при фотосинтезе растениями (в строме хлоропластов), цианобактериями, прохлорофитами ипурпурными бактериями, а также многими бактериями-хемосинтетиками, является наиболее распространённым из механизмов автотрофной фиксации CO2.СтадииВ цикл вовлекаются АТФ и НАДФ·Н, образованные в ЭТЦ фотосинтеза, углекислый газ и вода; основным продуктом является глицеральдегид-3-фосфат. Поскольку АТФ и НАДФ·Н могут образовываться в разных метаболических путях, цикл не следует рассматривать строго привязанным к световой фазе фотосинтеза.Общий баланс реакций цикла можно представить уравнением: 3 CO2 + 6 НАДФ·Н + 5 H2O + 9 АТФ → C3H7O3-PO3 + 3 H+ + 6 НАДФ+ + 9 АДФ + 8 Фн + 3 H2O. Две молекулы глицеральдегид-3-фосфата используются для синтеза глюкозы. Цикл состоит из трёх стадий: на первой под действием фермента рибулозобисфосфат-карбоксилаза/оксигеназа происходит присоединение CO2 к рибулозо-1,5-дифосфату и расщепление полученной гексозы на две молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты (3-ФГК). На второй 3-ФГК восстанавливается до глицеральдегид-3-фосфата (фосфоглицеральдегида, ФГА), часть молекул которого выходит из цикла для синтеза глюкозы, а другая часть используется в третьей стадии для регенерации рибулозо-1,5-дифосфата.