Окислительное декарбоксилирование пирувата
1-ю реакцию катализирует фермент ПИРУВАТДЕКАРБОКСИЛАЗА (Е1).
Простетической группой пируватдекарбоксилазы является тиаминдифосфат (ТПФ, тиаминпирофосфат, ТДФ) - это активная форма витамина В1. Активная часть ТПФ - тиазоловое кольцо и атом водорода в нем. Для краткости записывают: НС-ТПФ.
Пируватдекарбоксилаза отщепляет CO2, а оставшаяся оксиэтильная группа присоединяется к ТПФ.
 |
2-ю и 3-ю реакцию процесса катализирует фермент АЦИЛТРАНСФЕРАЗА (Е2). Простетическая группа ацетилтрансферазы - амид липоевой кислоты. Катализирует перенос оксиэтильного остатка на свой собственный кофермент (строение ЛК знать описательно по учебнику). В ее составе есть дисульфидная связь.
На этом этапе уже произошло окисление оксиэтильного остатка до остатка уксусной кислоты, одновременно с этим началось восстановление липоевой кислоты.
3 этап - продолжает работать фермент ацилтрансфераза.
На этой стадии фермент переносит остаток уксусной кислоты на молекулу кофермента А (КоА). В КоА содержится остаток пантотеновой кислоты (витамин В3). Активной частью КоА является остаток тиоэтаноламина и его -SH группа.
Выяснено, что этот фермент переносит не только остатки уксусной кислоты, но и остатки других кислот (нециклических). Поэтому его еще называют коферментом ацилирования.
Второй фермент данного комплекса является не только ацетилтрансферазой, но и окислительным ферментом одновременно (дегидрогенизирующая ацетилтрансфераза).
Энергия этого окисления аккумулируется в виде макроэргической связи активной формы уксусной кислоты (ацетил-КоА).
4 этап катализируется ферментом ДИГИДРОЛИПОИЛДЕГИДРОГЕНАЗОЙ.
Кофермент этого этапа - особый ФАД с низким окислительно-восстановительным потенциалом (обозначается как ФАД'). Переносит протоны и электроны с дигидролипоата на НАД - последний кофермент в описанном комплексе.
В итоге можем записать суммарное уравнение:
Аналогично действует ферментный комплекс для окислительного декарбоксилирования a-кетоглутарата. Но названия двух из трех ферментов другие:
1-й фермент - декарбоксилаза a-кетоглутаровой кислоты
2-й фермент - сукцинилтрансфераза (переносит остаток янтарной кислоты)
Суммарное уравнение для этого комплекса:
В результате действия этих двух комплексов, каждый из двух приведенных субстратов (ПВК и a-КГ) - теряют СО2, два протона и два электрона, которые передаются на кислород с образованием Н2О и параллельно происходит фосфорилирование трех молекул АТФ. Сами субстраты превращаются в итоге в активную форму соответствующей кислоты.
Макроэргическая связь в молекулах этих активных форм может легко трансформироваться в макроэргическую связь молекулы АТФ. Например, для молекулы сукцинил-КоА:
Такой способ образования АТФ, когда нет сопряжения с процессами окисления, называется СУБСТРАТНЫМ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕМ (при этом используется макроэргическая связь в молекуле какого-нибудь субстрата). В организмах высших животных и человека этот путь получения АТФ не является главным. Благодаря такому механизму окислительное декарбоксилирование a-кетокислот может считаться энергетически более выгодной, потому что образуется вещество с макроэргической связью - ацетил-КоА. Некоторые синтетазы используют макроэргические связи из Ацетил-КоА или Сукцинил-КоА для реакций биосинтеза.
Например, при синтезе гема гемоглобина используется часть молекул сукцинил-КоА:
Большая часть будет все же использоваться для синтеза ГТФ.
Другой продукт окислительного декарбоксилирования (Ацетил-КоА) может расходоваться в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, стероидов. А самая большая часть этого вещества используется при синтезе лимонной кислоты в реакциях Цикла Трикарбоновых Кислот.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИТОГ УДЛИНЕННОЙ ЦЕПИ.
Образуются 3 молекулы АТФ путем окислительного фосфорилирования. Продукты окислительного декарбоксилирования (ацетил-КоА и сукцинил-КоА) содержат макроэргическую связь. Энергия макроэргической связи сукцинил-КоА используется двумя способами.
1) Субстратное фосфорилирование в ЦТК (так расходуется большая часть этого вещества).
2) Реакции синтеза гема (меньшая часть сукцинил-КоА).
Энергия макроэргической связи Ацетил-КоА используется только в реакциях синтеза:
а) Синтез лимонной кислоты (цитрата).
б) Синтез кетоновых тел
в) Синтез жирных кислот
г) Синтез холестерина
Среди субстратов МтО почти нет веществ, которые организм получает с пищей - только глутаминовая кислота.
Субстраты МтО - в основном органические кислоты, которые образуются в организме в процессе катаболизма. В процессе катаболизма из большого количества разнообразных пищевых веществ образуется всего 2 вида общих метаболитов: Ацетил-КоА и ПВК.