При этом происходит регенерация окисленной формы ЛК, способной участвовать в окислении следующей молекулы пирувата
5) Полученный FADH2 дегидрируется с помощью NAD+ и образованием NADH + H+.
Основной продукт реакции окислительного декарбоксилирования пирувата – Ацетил-KoA поступает в цикл Кребса.
Образующийся в ходе реакции NADH + H+ вступает в ЦПЭ и способствует синтезу 3 моль АТФ в расчете на 1 моль пирувата путём окислительного фосфорилирования (P/O £ 3).
II. Цикл Кребса.
Цикл Кребса (цитратный цикл, цикл лимонной к-ты, цикл трикарбоновых к-т (ЦТК) ) – это совокупность 8 последовательных химических реакций, в ходе которых происходит распад Ацетил-KoA до 2-х молекул CO2 и образование доноров водорода для ЦПЭ (NADH + H+ и FADH2).
Реакции цикла Кребса происходят в матриксе митохондрий.
Энергетическая функция ОПК.
В клетках ОПК является основным поставщиком первичных доноров водорода для ЦПЭ.
В ходе ОПК происходит 5 реакций дегидрирования:
Из них, 4 реакции дегидрирования происходит с участием NAD+-зависимых дегидрогеназ:
Одна реакция – при окислительном декарбоксилировании пирувата. И ещё 3 реакции в цикле Кребса (3, 4 и 8).
Каждая из этих реакций поставляет атомы водорода в ЦПЭ и сопряжена с синтезом 3 моль АТФ путем окислительного фосфорилирования в расчете на 1 моль дегидрируемого субстрата.
В 6 реакции цикла Кребса участвует FAD-зависимая сукцинатдегидрогеназа.
Она сопряжена с синтезом 2 моль АТФ на 1 моль сукцината.
Т.е. всего в ОПК на 1 моль пирувата образуется:
(4 · 3) + 2 = 14 моль АТФ путём окислительного фосфорилирования.
Из них 3 моль АТФ образуется при окислительном декарбоксилировании пирувата и 11 моль АТФ в цикле Кребса.
В 5 реакции цикла Кребса, за счет энергии разрыва макроэргической связи сукцинил-KoA, образуется ГТФ из ГДФ и H3PO4 (фермент: сукцинаттиокиназа).
Далее энергия и фосфатный остаток ГТФ используется для получения АТФ под действием фермента нуклеозиддифосфаткиназы.
Такой способ получения АТФ называется: субстратное фосфорилирование.
! Субстратное фосфорилирование – это способ синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата с использованием энергии макроэргической связи субстрата.
Таким образом, за счет реакции субстратного фосфорилирования (5 реакция цикла Кребса), в ОПК образуется ещё 1 моль АТФ (на 1 моль пирувата).
Т.е., всего в ОПК (на 1 моль пирувата) образуется:
14 моль + 1 моль = 15 моль АТФ.
Из них, 3 моль АТФ при окислительном декарбоксилировании пирувата и 12 моль АТФ в цикле Кребса.
! ОПК может функционировать только в аэробных условиях, т.к. реакции дегидрирования сопряжены с работой ЦПЭ и синтезом АТФ путём окислительного фосфорилирования.
При торможении ЦПЭ также будет замедляться и скорость ОПК.
Регуляция ОПК.
Выделяют 4 основных типа регуляции ОПК:
Регуляция «энергетическим зарядом» клетки.
Это соотношение АТФ/АДФ и NADH + H+/NAD+.
Если в клетке концентрация АТФ и NADH + H+ – высокая (высокий «энергетический заряд» клетки), значит, клетка мало расходует энергию и => замедляются процессы, приводящие к получению АТФ (ОПК и ЦПЭ).
Если в клетке концентрация АТФ и NADH + H+ – низкая (низкий «энергетический заряд» клетки), значит, клетка интенсивно расходует энергию и => ускоряются процессы, приводящие к получению АТФ (ОПК и ЦПЭ).
Т.е. АТФ и NADH – ингибируют ОПК, а АДФ, АМФ и NAD+ – активируют ОПК.
Регуляция метаболитами.
3) Белок-белковые взаимодействия (активация регуляторных ферментов ОПК комплексом Кальмодулин ∙ 4Ca2+).
Фосфорилирование / дефосфорилирование
(характерно для ПДК)
Регуляторные ферменты ОПК:
Активаторы (+) | Ингибиторы (–) | |
ПДК | NAD+, АДФ, HS-KoA, Пируват, Ca2+ | NADH + H+, АТФ, Ацетил-KoA |
Цитратсинтаза | Оксалоацетат | NADH + H+, АТФ, Цитрат, Сукцинил-KoA, Жирные к-ты |
Изоцитратдегидрогеназа | АДФ, АМФ, Ca2+ | NADH + H+, АТФ |
a-кетоглутарат- дегидрогеназный комплекс | Ca2+ | NADH + H+, АТФ, Сукцинил-KoA |
Регуляция ПДК.
Регуляторным компонентом ПДК является фермент E1.