Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг ямар үе шатанд явагддаг. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг (Кребсийн мөчлөг). TCA метаболитуудын санг амин хүчлээс нөхөх

4. Трикарбоксилын хүчлийн эргэлт

Катаболизмын ерөнхий замын хоёр дахь бүрэлдэхүүн хэсэг нь CTC юм. Энэ мөчлөгийг 1937 онд Кребс, Жонсон нар нээсэн. 1948 онд Кеннеди, Леннингер нар TCA ферментүүд нь митохондрийн матрицад байршдаг болохыг нотолсон.

4.1. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн хими.Чөлөөт цууны хүчлийг усгүйжүүлэх замаар исэлдүүлэх боломжгүй. Тиймээс энэ нь өмнө нь оксалоацетаттай (PAA, оксалоацетийн хүчил) идэвхтэй хэлбэрээр (ацетил-КоА) холбогдож, цитрат үүсгэдэг.

1. Ацетил-КоА нь оксалоацетаттай нэгдэж альдол конденсацын урвалд ордог. цитрат синтаза. Citril-CoA үүсдэг. Цитрил-КоА нь усны оролцоотойгоор гидролиз болж цитрат болон HS-CoA болдог.

2. Аконитат гидратаза (А конитаза) цис-аконитын хүчлийн үе шатаар цитратыг изоцитрат болгон хувиргах процессыг хурдасгадаг. Үйлдлийн механизмын дагуу аконитаза нь гидратаза ба изомераза юм.

3. изоцитратдегидрогеназаизоцитийн хүчлийг оксалосукцинат (оксалосукциний хүчил) болгон усгүйжүүлж, улмаар 2-оксоглутарат (α-кетоглутарат) болж декарбоксилжих процессыг хурдасгадаг. Коэнзим нь NAD+ (митохондрид) ба NADP+ (цитозол ба митохондрид) байдаг.

4. 2-оксоглутаратдегидрогеназын цогцолбор (α-кетоглутаратдегидрогеназын цогцолбор) 2-оксоглутаратын исэлдэлтийн декарбоксилжилтийг сукцинил-КоА-д хүргэдэг. олон ферменттэй 2-оксоглутаратын дегидрогеназаЭнэ цогцолбор нь пируватдегидрогеназын цогцолбортой төстэй бөгөөд процесс нь пируватын исэлдэлтийн декарбоксилжилттэй адил явагддаг.

5. Сукцинилтиокиназасукцинил-КоА-ийн задралыг сукцины хүчил болон коэнзим А болгон хурдасгадаг. Сукцинил-КоА задрах энерги нь гуанозин трифосфат (GTP) хэлбэрээр хуримтлагддаг. Хосолсон дахин фосфоржих урвалын үед ADP нь ATP болж фосфоржиж, ялгарсан ДНБ-ий молекулуудыг дахин фосфоржуулж болно. субстратын фосфоржилт). Ургамлын хувьд фермент нь ADP ба ATP-ийн өвөрмөц шинж чанартай байдаг.

6. Сукцинатдегидрогеназасукцинатыг фумарины хүчил болгон хувиргах процессыг хурдасгадаг. Фермент нь стерео өвөрмөц бөгөөд энэ нь митохондрийн дотоод мембранд шингэсэн, хиймэл бүлэг болгон FAD болон төмрийн хүхрийн уураг агуулдаг тул салшгүй уураг юм. FADH 2 нь ферментээс тусгаарлагддаггүй бөгөөд хоёр электрон нь дотоод митохондрийн мембраны электрон тээвэрлэх гинжин хэлхээний коэнзим Q руу шилждэг.

7.Фумарат гидратаза (фумараза)усны оролцоотойгоор фумарины хүчлийг малийн хүчил (малат) болгон хувиргах процессыг хурдасгадаг. Фермент нь стерео өвөрмөц бөгөөд зөвхөн L-малатыг үүсгэдэг.

8.Малатдегидрогеназаалимны хүчлийг оксалоацетат болгон исэлдүүлэх процессыг хурдасгадаг. Коэнзим малатдегидрогеназа - NAD +. Цаашилбал, оксалоацетат нь ацетил-КоА-тай дахин конденсацлах ба мөчлөг давтагдана.

4.2. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн биологийн ач холбогдол ба зохицуулалт.Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг нь нүүрс ус, өөх тосны хүчил, амин хүчлүүдийн түлшний молекулууд исэлдүүлдэг катаболизмын ерөнхий замын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Түлшний молекулуудын ихэнх нь TCA-д ацетил-КоА хэлбэрээр ордог (Зураг 1). Бүх TCA урвалууд нь нэг чиглэлд уялдаатай явагддаг. Нийт утга D G 0 ¢ = -40 кЖ / моль.

Эмч нарын дунд "Өөх тос нь нүүрс усны дөлөөр шатдаг" гэсэн сайхан хэллэг байсаар ирсэн. Үүнийг голчлон нүүрс уснаас (пируватыг карбоксилжих үед) үүссэн оксалоацетаттай конденсацийн дараа өөх тосны хүчлүүдийн β- исэлдэлтийн гол эх үүсвэр болох ацетил-КоА-ийн исэлдэлт гэж ойлгох хэрэгтэй. Нүүрс усны солилцооны эмгэг эсвэл өлсгөлөнгийн үед оксалоацетатын дутагдал үүсч, TCA дахь ацетил-КоА-ийн исэлдэлт буурахад хүргэдэг.

Зураг 1. Эсийн амьсгал дахь TCA-ийн үүрэг. 1-р шат (CTC) ацетил-КоА молекулаас 8 электроныг гаргаж авах; 2-р үе шат (электрон зөөвөрлөх гинж) хоёр хүчилтөрөгчийн молекулыг бууруулж, протоны градиент үүсэх (~36 H +); 3-р үе шат (ATP синтаза) протоны градиентийн энергийг ашиглан ATP (~9 ATP) үүсгэх (Berg J .M ., Tymoczko J .L ., Stryer L . Biochemistry . N-Y : W .H .Freeman and Company , 2002 ).

TCA-ийн бодисын солилцооны үндсэн үүргийг хоёр процессоор илэрхийлж болно: 1) хэд хэдэн исэлдүүлэх урвалын үр дүнд ацетил бүлэг нь хоёр CO2 молекул болж исэлддэг; 2) дөрөв дахин усгүйжүүлэлт, 3 NADH + H + молекул, 1 FADH 2 молекул үүсэхэд хүргэдэг. Хүчилтөрөгч нь электрон зөөвөрлөх гинжин хэлхээний төгсгөлд электрон хүлээн авагчийн хувьд шууд бусаар CTC-ийн үйл ажиллагаа, NAD+ болон FAD-ийг нөхөн сэргээхэд шаардлагатай.

ATP-ийн нийлэгжилт ба гидролиз нь TCA-ийн зохицуулалтад чухал ач холбогдолтой юм.

1. Изоцитрат дегидрогеназа нь субстраттай ферментийн хамаарлыг нэмэгдүүлснээр ADP-ээр аллостерик идэвхждэг. NADH нь NAD + -ийг орлуулах замаар энэ ферментийг дарангуйлдаг. ATP нь мөн изоцитрат дегидрогеназыг дарангуйлдаг. Метаболитыг TCA болгон хувиргахад хэд хэдэн үе шаттайгаар NAD + ба FAD шаардлагатай байдаг бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ нь зөвхөн бага эрчим хүчний цэнэгийн нөхцөлд л хангалттай байдаг.

2. 2-оксоглутаратдегидрогеназын (α-кетоглутаратдегидрогеназа) цогцолборын үйл ажиллагаа нь пируватдегидрогеназын цогцолборын зохицуулалттай адил зохицуулагддаг. . Энэ цогцолборыг сукцинил-КоА ба NADH (2-оксоглутаратын дегидрогеназын цогцолбороор катализаторын хувирлын эцсийн бүтээгдэхүүн) дарангуйлдаг. Үүнээс гадна 2-оксоглуттаратын дегидрогеназын цогцолбор нь эсийн өндөр энергийн цэнэгийн улмаас дарангуйлагддаг. Тиймээс эсэд ATP хангалттай нийлүүлснээр TCA дахь хувиргалтын хурд буурдаг (Зураг 11.2). Олон тооны бактериудад цитрат синтаза нь ацетил-КоА-ийн KM-ийг нэмэгдүүлэх замаар ATP-ээр аллостерийн аргаар дарангуйлдаг.

Катаболизмын ерөнхий замыг зохицуулах схемийг Зураг 2-т үзүүлэв.

Цагаан будаа. 2. Катаболизмын ерөнхий замыг зохицуулах. TCA-ийн үйл ажиллагааг зохицуулдаг гол молекулууд нь ATP ба NADH юм. Зохицуулалтын гол цэгүүд нь изоцитрат дегидрогеназа ба 2-оксоглутаратдегидрогеназын цогцолбор юм.

4.3. Катаболизмын ерөнхий замын энергийн үүрэг

Катаболизмын ерөнхий замд пирувийн хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилтын үед, изоцитийн хүчлийн декарбоксилжилтын үед, 2-оксоглутарийн хүчлийн декарбоксилжилтийн үед пирувийн хүчлийн 1 молекулаас CO 2-ийн 3 молекул үүсдэг. Нийтдээ пирувийн хүчлийн 1 молекулыг исэлдүүлэх явцад таван хос устөрөгчийн атомыг салгаж авдаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь сукцинатаас бүрддэг бөгөөд FADH 2 үүсэх замаар FAD-д ордог бөгөөд 4 хос нь NAD + -ийн 4 молекулд ордог. пирувийн хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилтын үед NADH + H + 4 молекул үүсэх. , 2-оксоглутарийн хүчил, изоцитрат ба малатын дегидрогенжилт. Эцсийн эцэст устөрөгчийн атомууд 5 H 2 O молекул үүсэх замаар хүчилтөрөгч рүү шилжиж, ялгарсан энерги нь ATP молекул хэлбэрээр исэлдэлтийн фосфоржилтын урвалд хуримтлагддаг.

Нийт дүн:

1. Пируватыг исэлдэлтийн декарбоксилжилт ~ 2.5 ATP.

2. TCA болон холбогдох амьсгалын замын хэлхээнд ~ 9 ATP.

3. CTK ~ 1 ATP-ийн субстратын фосфоржилтын урвалд.

Нэг ацетил-КоА молекулын ацетил бүлгийн исэлдэлтийн явцад TCA болон холбогдох исэлдэлтийн фосфоржилтын урвалд ойролцоогоор 10 ATP үүсдэг.

Нийтдээ катаболизмын ерөнхий замд пирувийн хүчлийн 1 молекулын хувирлын үр дүнд ойролцоогоор 12.5 ATP молекул ялгардаг.

Энэ нь ерөнхийдөө юу вэ, Кребсын мөчлөг яагаад хэрэгтэй вэ, бодисын солилцоонд ямар байр суурь эзэлдэг талаар би ярьсан. Одоо энэ мөчлөгийн бодит хариу үйлдэл рүү орцгооё.

Би шууд захиалгаа өгөх болно - миний хувьд дээрх асуултуудыг цэгцлэх хүртэл хариу үйлдэл цээжлэх нь огт утгагүй дасгал байсан. Гэхдээ хэрэв та онолоо аль хэдийн олж мэдсэн бол практикт шилжихийг санал болгож байна.

Та Кребсийн мөчлөгийг бичих олон аргыг харж болно. Хамгийн түгээмэл сонголтууд нь дараах байдалтай байна.

Гэхдээ Березовын зохиолч Т.Т.-ийн биохимийн хуучин сайн сурах бичгээс хариу бичих арга надад хамгийн тохиромжтой санагдсан. болон Коровкина Б.В.

Эхний хариу үйлдэл

Бидэнд аль хэдийн танил болсон ацетил-КоА ба Оксалоацетат нь нэгдэж, цитрат болж хувирдаг. нимбэгийн хүчил.

Хоёр дахь хариу үйлдэл

Одоо бид нимбэгийн хүчил авч, түүнийг хувиргадаг изоцитийн хүчил. Энэ бодисын өөр нэр нь изоцитрат юм.

Үнэн хэрэгтээ энэ урвал нь арай илүү төвөгтэй, завсрын үе шат - цис-аконитик хүчил үүсэх замаар явагддаг. Гэхдээ та илүү сайн санаж байхын тулд би хялбарчлахаар шийдсэн. Шаардлагатай бол бусад бүх зүйлийг санаж байвал дутуу алхамыг энд нэмж болно.

Үнэн хэрэгтээ хоёр функциональ бүлгийг зүгээр л сольсон.

Гурав дахь хариу үйлдэл

Тиймээс бид изоцитийн хүчил авсан. Одоо үүнийг декарбоксилжуулж (өөрөөр хэлбэл COOH-ыг шахаж) усгүйжүүлж (өөрөөр хэлбэл H-ийг хавчих) хэрэгтэй. Үүссэн бодис нь а-кетоглутарат.

Энэ урвал нь NADH 2 цогцолбор энд үүссэнээрээ гайхалтай юм. Энэ нь NAD тээвэрлэгч нь амьсгалын замын гинжийг эхлүүлэхийн тулд устөрөгчийг авдаг гэсэн үг юм.

Березов, Коровкин нарын сурах бичигт Кребсийн мөчлөгийн урвалын хувилбар надад маш их таалагддаг, учир нь урвалд оролцдог атомууд болон функциональ бүлгүүд шууд тод харагддаг.

дөрөв дэх урвал

Дахин хэлэхэд цаг хэрхэн ажилладаг талаар никотинАмидАденинДинуклеотид, өөрөөр хэлбэл ДЭЭД. Энэхүү гайхамшигт тээвэрлэгч нь устөрөгчийг барьж, амьсгалын замын гинжин хэлхээнд шилжүүлэх сүүлчийн алхам шиг энд гарч ирдэг.

Дашрамд хэлэхэд, үүссэн бодис - сукцинил-КоА, чамайг айлгах ёсгүй. Сукцинат бол биоорганик химийн үеэс хойш сайн мэддэг сукцины хүчлийн өөр нэр юм. Сукцинил-Коа нь коэнзим-А-тай сукцины хүчлийн нэгдэл юм. Энэ нь сукцины хүчлийн эфир юм гэж бид хэлж чадна.

Тав дахь урвал

Сүүлийн шатанд бид сукцинил-КоА нь сукциний хүчлийн эфир юм гэж хэлсэн. Тэгээд одоо бид өөрсдийгөө авах болно сукцины хүчил, өөрөөр хэлбэл сукцинил-КоА-аас сукцинат. Маш чухал зүйл бол энэ хариу үйлдэл юм субстратын фосфоржилт.

Фосфоржилт нь ерөнхийдөө (исэлдүүлэгч ба субстрат байж болно) нь бүрэн хэмжээгээр авахын тулд ДНБ эсвэл ATP-д PO 3 фосфорын бүлгийг нэмэх явдал юм. GTP, эсвэл тус тус ATP. Субстрат нь ижил фосфорын бүлгийг түүнийг агуулсан аливаа бодисоос салгаснаараа ялгаатай. Энгийнээр хэлэхэд энэ нь SUBSTRATE-ээс HDF эсвэл ADP руу шилждэг. Тиймээс үүнийг "субстратын фосфоржилт" гэж нэрлэдэг.

Дахин нэг удаа: субстратын фосфоржилтын эхэн үед бид дифосфатын молекул - гуанозин дифосфат эсвэл аденозин дифосфат байна. Фосфоржилт гэдэг нь хоёр фосфорын хүчлийн үлдэгдэлтэй молекул - ДНБ эсвэл ADP нь гуанозин ТРИфосфат эсвэл аденозин ТРИфосфат авахын тулд гурван фосфорын хүчлийн үлдэгдэл бүхий молекулд "бүрэн гүйцэд" байдаг. Энэ процесс нь сукцинил-КоА-г сукцинат (өөрөөр хэлбэл сукцины хүчил) болгон хувиргах явцад тохиолддог.

Диаграмм дээр та F (n) үсгийг харж болно. Энэ нь "органик бус фосфат" гэсэн утгатай. Органик бус фосфат нь субстратаас ДНБ-д дамждаг тул урвалын бүтээгдэхүүн нь сайн, өндөр агуулгатай GTP агуулдаг. Одоо хариу урвалыг өөрөө харцгаая:

зургаа дахь урвал

дараагийн хувиргалт. Энэ удаад өмнөх алхамд хүлээн авсан сукцины хүчил болж хувирна фумаратшинэ давхар бондыг анхаарна уу.

Диаграмм нь урвал хэрхэн явагдаж байгааг тодорхой харуулж байна FAD: Энэхүү уйгагүй протон ба электрон тээвэрлэгч устөрөгчийг аваад амьсгалын замын хэлхээнд шууд татдаг.

Долоо дахь хариу үйлдэл

Бид аль хэдийн барианы шугам дээр байна. Кребсийн мөчлөгийн эцсийн шат бол фумаратыг L-малат болгон хувиргах явдал юм. L-malat бол өөр нэр юм L-алимны хүчил, биоорганик химийн хичээлээс мэддэг.

Хэрэв та урвалыг өөрөө харвал, нэгдүгээрт, энэ нь хоёр тийшээ явагддаг, хоёрдугаарт, түүний мөн чанар нь чийгшүүлэх явдал юм. Өөрөөр хэлбэл, фумарат нь усны молекулыг өөртөө хавсаргаж, L-алимны хүчил үүсгэдэг.

Найм дахь хариу үйлдэл

Кребсийн мөчлөгийн сүүлчийн урвал бол L-алмалик хүчлийг оксалоацетат болгон исэлдүүлэх явдал юм. оксало цууны хүчил. Таны ойлгож байгаагаар "оксалоацетат" ба "оксалоцетик хүчил" нь ижил утгатай. Оксало цууны хүчил нь Кребсийн мөчлөгийн эхний урвалын бүрэлдэхүүн хэсэг гэдгийг та санаж байгаа байх.

Энд бид урвалын өвөрмөц байдлыг тэмдэглэж байна. NADH үүсэх 2, энэ нь электроныг амьсгалын гинжин хэлхээнд зөөвөрлөх болно. Амьсгалын гинжин хэлхээнд электрон ба протон тээвэрлэгч үүсдэг 3, 4, 6-р урвалуудыг бүү мартаарай.

Таны харж байгаагаар би NADH ба FADH2 үүсэх урвалуудыг улаанаар тусгайлан тодруулсан. Эдгээр нь амьсгалын замын гинжин хэлхээнд маш чухал бодис юм. Ногоон өнгөөр ​​би субстратын фосфоржилт явагдаж, GTP олж авах урвалыг тодруулсан.

Энэ бүгдийг яаж санах вэ?

Үнэндээ энэ нь тийм ч хэцүү биш юм. Миний хоёр нийтлэл, сурах бичиг, лекцээ бүрэн уншсаны дараа та эдгээр хариу үйлдэл бичих дадлага хийх хэрэгтэй. Би Кребсийн мөчлөгийг 4 урвалын блокоор санахыг зөвлөж байна. Эдгээр 4 урвалыг хэд хэдэн удаа бичиж, тус бүрдээ өөрийн ой санамжид тохирсон холбоог сонго.

Жишээлбэл, нимбэгийн хүчилээс изоцитийн хүчил үүсдэг хоёр дахь урвалыг би шууд санав (би үүнийг бага наснаасаа хүн бүрт мэддэг гэж бодож байна).

Та мөн дурсан санах ойг ашиглаж болно, тухайлбал: Өнөөдөр бүтэн хан боргоцой, нэг зүсэм суфле бол миний өдрийн хоол, энэ нь цувралд тохирсон - цитрат, cis-аконитат, изоцитрат, альфа-кетоглутарат, сукцинил-КоА, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат. Үүнтэй адил өөр олон зүйл бий.

Гэхдээ үнэнийг хэлэхэд би ийм шүлэгт бараг дургүй байсан. Миний бодлоор хариу урвалын дарааллыг санах нь илүү хялбар байдаг. Кребсийн мөчлөгийг хоёр хэсэгт хувааж, нэг цагт хэд хэдэн удаа бичиж сургасан нь надад маш их тус болсон. Дүрмээр бол энэ нь сэтгэл судлал, биоэтик гэх мэт хос хосоороо тохиолддог. Энэ нь маш тохиромжтой - лекцээс сатааралгүйгээр та хариу үйлдэлээ санаж байхдаа нэг минут бичиж, дараа нь зөв сонголтыг шалгаж болно.

Дашрамд хэлэхэд, зарим их дээд сургуулиудад биохимийн шалгалт, шалгалтын хувьд багш нар өөрсдөө урвалын талаархи мэдлэг шаарддаггүй. Та зөвхөн Кребсын мөчлөг гэж юу болох, хаана үүсдэг, түүний онцлог, ач холбогдол, мөн мэдээжийн хэрэг, өөрчлөлтийн гинжин хэлхээг мэдэх хэрэгтэй. Зөвхөн гинжийг зөвхөн бодисын нэрийг ашиглан томьёогүйгээр нэрлэж болно. Энэ арга нь миний бодлоор ямар ч утгагүй юм.

Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн талаархи миний гарын авлага танд тусалсан гэж найдаж байна. Мөн энэ хоёр нийтлэл таны лекц, сурах бичгийг бүрэн орлох зүйл биш гэдгийг сануулмаар байна. Би эдгээрийг зөвхөн Кребсийн мөчлөг гэж юу болохыг ойлгохын тулд л бичсэн. Хэрэв та миний гарын авлагад гэнэт ямар нэг алдаа олж харвал энэ тухай коммент хэсэгт бичнэ үү. Анхаарал тавьсанд баярлалаа!

Трикарбоксилын хүчлийн эргэлтийг 1937 онд Г.Кребс нээсэн. Үүнтэй холбогдуулан тэрээр "Кребс цикл" гэсэн нэрийг авсан. Энэ үйл явц нь бодисын солилцооны гол зам юм. Энэ нь хувьслын хөгжлийн янз бүрийн үе шатанд (бичил биетэн, ургамал, амьтан) организмын эсүүдэд тохиолддог.

Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн анхны субстрат нь ацетил-коэнзим А. Энэ метаболит нь цууны хүчлийн идэвхтэй хэлбэр юм. Цууны хүчил нь амьд организмын эсэд агуулагдах бараг бүх органик бодисын задралын нийтлэг завсрын бүтээгдэхүүн болж ажилладаг. Учир нь органик молекулууд нь байгалийн жамаар хоёр нүүрстөрөгчийн цууны хүчлийн хэсгүүдэд задардаг нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд юм.

Чөлөөт цууны хүчил нь харьцангуй сул урвалд ордог. Түүний өөрчлөлт нь амьд эсэд бодитой бус, нэлээд хатуу ширүүн нөхцөлд явагддаг. Иймд цууны хүчлийг коэнзим А-тай нийлүүлснээр эсэд идэвхждэг.Үүний дүнд цууны хүчлийн бодисын солилцооны идэвхтэй хэлбэр болох ацетилкоэнзим А үүсдэг.

Коэнзим А нь фосфоаденозин, пантотений хүчлийн үлдэгдэл (витамин В3) ба тиоэтаноламинаас бүрддэг бага молекул жинтэй нэгдэл юм. Цууны хүчлийн үлдэгдэл нь тиоэтаноламины сульфгидрил бүлэгт нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд тиоэфир үүсдэг - ацетил-коэнзим А нь Кребсийн мөчлөгийн анхны субстрат юм.

Ацетил коэнзим А

Кребсийн мөчлөгт завсрын бүтээгдэхүүнийг хувиргах схемийг зурагт үзүүлэв. 67. Уг процесс нь ацетил коэнзим А-ыг оксалоацетаттай (оксалоцуны хүчил, PAA) конденсацлах замаар эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд нимбэгийн хүчил (цитрат) үүсдэг. Урвал нь цитрат синтаза ферментээр явагддаг.

Зураг 67 - Цикл дэх завсрын бүтээгдэхүүнийг хувиргах схем

трикарбоксилын хүчил

Цаашилбал, ацонитаза ферментийн нөлөөн дор нимбэгийн хүчил нь изоцитийн хүчил болж хувирдаг. Изоцитритийн хүчил нь исэлдүүлэх, декарбоксилжих процесст ордог. Энэхүү урвалд NAD-аас хамааралтай изоцитратдегидрогеназа ферментээр катализлагдсан нүүрстөрөгчийн давхар исэл, NAD-аар бууруулсан нүүрстөрөгчийн давхар исэл, α-кетоглутарийн хүчил нь бүтээгдэхүүн болж, улмаар исэлдэлтийн декарбоксилжилтын процесст оролцдог (Зураг 68).

Зураг 68 - Кребсын мөчлөгт а-кетоглутар хүчил үүсэх

α-кетоглутаратын исэлдэлтийн декарбоксилжих процессыг α-кетоглутаратын дегидрогеназын олон ферментийн цогцолборын ферментүүд катализдаг. Энэхүү цогцолбор нь гурван өөр ферментээс бүрддэг.Үүнд коэнзим шаардлагатай байдаг. А-кето-глутаратдегидрогеназын цогцолбор коэнзимд дараахь усанд уусдаг витаминууд орно.

В 1 витамин (тиамин) - тиамин пирофосфат;

витамин В 2 (рибофлавин) - FAD;

Витамин В 3 (пантотений хүчил) - коэнзим А;

Витамин В 5 (никотинамид) - ДЭЭР;

витаминтай төстэй бодис - липоидын хүчил.

Схемийн хувьд а-кето-глютарийн хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилтын үйл явцыг дараах тэнцвэрийн урвалын тэгшитгэлээр илэрхийлж болно.

Энэ процессын бүтээгдэхүүн нь коэнзим А - сукцинил-коэнзим А-тай сукцины хүчлийн үлдэгдэл (сукцинат) тиоэфир юм. Сукцинил-коэнзим А-ийн тиоэфирийн холбоо нь макроэргик шинж чанартай байдаг.

Кребсийн мөчлөгийн дараагийн урвал бол субстратын фосфоржих үйл явц юм. Сукцинил-коэнзим А-ийн тиоэфирийн бондын гидролиз нь сукцинил-КоА синтетаза ферментийн нөлөөн дор сукцины хүчил (сукцинат) ба чөлөөт коэнзим А үүсэх замаар явагддаг. Энэ үйл явц нь энерги ялгарах замаар явагддаг. нэн даруй ДНБ-ийг фосфоржуулахад ашигладаг бөгөөд үүний үр дүнд макроэргик молекул GTP фосфат үүсдэг. Кребсын цикл дэх субстратын фосфоржилт:

Энд F n нь ортофосфорын хүчил юм.

Исэлдэлтийн фосфоржилтын үед үүссэн GTP нь янз бүрийн энергиээс хамааралтай урвалуудад (уургийн биосинтезийн үйл явц, өөх тосны хүчлийг идэвхжүүлэх гэх мэт) эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглаж болно. Нэмж дурдахад GTP нь нуклеозидын дифосфатын киназын урвалд ATP үүсгэхэд ашиглагддаг.

Сукцинил-КоА синтетазын урвалын бүтээгдэхүүн болох сукцинат нь сукцинатдегидрогеназа ферментийн оролцоотойгоор цаашид исэлддэг. Энэ фермент нь флавиндегидрогеназа бөгөөд коэнзим (протезийн бүлэг) хэлбэрээр FAD молекулыг агуулдаг. Урвалын үр дүнд сукциний хүчил нь фумарины хүчил болж исэлддэг. Үүний зэрэгцээ FAD сэргээгддэг.

Энд E нь FAD, ферментийн полипептидийн гинжин хэлхээтэй холбоотой хиймэл бүлэг юм.

Сукцинатын дегидрогеназын урвалд үүссэн фумарины хүчил нь фумараза ферментийн нөлөөн дор (Зураг 69) усны молекулыг хавсаргаж, улмаар малатдегидрогеназын урвалд исэлдэж, оксало цууны хүчил (оксалоацетат) болж хувирдаг. Сүүлийнх нь нимбэгийн хүчил нийлэгжүүлэх цитрат синтазын урвалд дахин ашиглагдаж болно (Зураг 67). Үүнээс үүдэн Кребсийн мөчлөгийн өөрчлөлтүүд нь мөчлөгтэй байдаг.

Зураг 69 - Кребсийн цикл дэх алимны хүчлийн солилцоо

Кребсийн мөчлөгийн тэнцвэрийн тэгшитгэлийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Үүнээс үзэхэд мөчлөгт ацетил коэнзим А-аас үүссэн үлдэгдэл ацетил радикал нь СО 2-ийн хоёр молекул болж бүрэн исэлддэг. Энэ процесс нь бууруулсан NAD-ийн гурван молекул, бууруулсан FAD-ийн нэг молекул, өндөр энергитэй фосфатын нэг молекул - GTP үүсэх дагалддаг.

Кребсын мөчлөг нь митохондрийн матрицад тохиолддог. Энэ нь түүний ихэнх ферментүүд энд байрладагтай холбоотой юм. Зөвхөн ганц фермент - сукцинатдегидрогеназа нь дотоод митохондрийн мембранд суурилагдсан байдаг. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн бие даасан ферментүүд нь дотоод митохондрийн мембраны дотоод гадаргуутай холбоотой функциональ полиферментийн цогцолбор (метаболон) болж нэгтгэгддэг. Ферментүүд нь метаболонтой холбоотой байдаг тул бодисын солилцооны энэ замын үйл ажиллагааны үр ашиг мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, түүнийг нарийн зохицуулах нэмэлт боломжууд гарч ирдэг.

Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн зохицуулалтын онцлог нь түүний үнэ цэнээр ихээхэн тодорхойлогддог. Энэ процесс нь дараах функцуудыг гүйцэтгэдэг.

1) эрчим хүч.Кребсын мөчлөг нь эд эсийн амьсгалын субстратын хамгийн хүчирхэг эх үүсвэр юм (багасгасан коэнзим - NAD ба FAD). Үүнээс гадна, энэ нь өндөр энергитэй фосфат хэлбэрээр эрчим хүчийг хадгалдаг - GTP;

2) хуванцар. Кребсийн мөчлөгийн завсрын бүтээгдэхүүн нь янз бүрийн ангиллын органик бодисууд - амин хүчил, моносахарид, өөх тосны хүчил гэх мэт нийлэгжилтийн урьдал бүтээгдэхүүн юм.

Тиймээс Кребсийн мөчлөг нь давхар функцийг гүйцэтгэдэг: нэг талаас, энэ нь эсийн эрчим хүчний хангамжид гол үүрэг гүйцэтгэдэг катаболизмын нийтлэг зам бөгөөд нөгөө талаас биосинтетик процессыг субстратаар хангадаг. Ийм бодисын солилцооны процессыг амфиболик гэж нэрлэдэг. Кребсын мөчлөг нь ердийн амфиболын мөчлөг юм.

Эсийн доторх бодисын солилцооны үйл явцын зохицуулалт нь "гол" ферментүүдтэй нягт холбоотой байдаг. Гол нь процессын хурдыг тодорхойлдог ферментүүд юм. Дүрмээр бол процессын "гол" ферментүүдийн нэг нь түүний анхны урвалыг хурдасгадаг фермент юм.

"Түлхүүр" ферментүүд нь дараах шинж чанаруудаар тодорхойлогддог. Эдгээр ферментүүд

Эргэшгүй урвалыг хурдасгах

үйл явцад оролцдог бусад ферментүүдтэй харьцуулахад хамгийн бага үйл ажиллагаатай байх;

Эдгээр нь аллостерийн ферментүүд юм.

Кребсийн мөчлөгийн гол ферментүүд нь цитрат синтаза ба изоцитратдегидрогеназа юм. Бодисын солилцооны бусад замуудын гол ферментүүдийн нэгэн адил тэдгээрийн үйл ажиллагаа нь сөрөг хариу урвалын зарчмаар зохицуулагддаг: митохондри дахь Кребсийн мөчлөгийн завсрын бүтээгдэхүүний концентраци нэмэгдэх тусам буурдаг. Тиймээс нимбэгийн хүчил ба сукцинил-коэнзим А нь цитрат синтазын дарангуйлагч, багассан NAD нь изоцитратдегидрогеназа дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

ADP нь изоцитрат дегидрогеназын идэвхжүүлэгч юм. Эсийн энергийн эх үүсвэр болох ATP-ийн хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа нөхцөлд түүний дотор задралын бүтээгдэхүүн (ADP) нэмэгдэхэд Кребсийн мөчлөгийн исэлдэлтийн өөрчлөлтийн хурдыг нэмэгдүүлэх, улмаар түүний түвшинг нэмэгдүүлэх урьдчилсан нөхцөлүүд үүсдэг. түүний эрчим хүчний хангамж.

трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг

ЦИРКоксик хүчлийн мөчлөг - нимбэгийн хүчлийн мөчлөг буюу Кребсийн мөчлөг - уураг, өөх тос, нүүрс усны задрал, нийлэгжилтийн явцад завсрын бүтээгдэхүүн болж үүсдэг ди- ба трикарбоксилын хүчлүүдийн исэлдэлтийн өөрчлөлтийн зам нь организмд өргөн тархсан байдаг. амьтан, ургамал, микроб. Х.Кребс, В.Жонсон нар (1937) нээсэн. Энэ мөчлөг нь бодисын солилцооны үндэс суурь бөгөөд бие махбодийг эрчим хүчээр хангах, катаболик (био задрал) ба анаболик (биосинтез) гэсэн үндсэн бодисын солилцооны бүх урсгалыг нэгтгэх гэсэн хоёр чухал үүргийг гүйцэтгэдэг.

Кребсийн мөчлөг нь 8 үе шатаас бүрддэг (завсрын бүтээгдэхүүнийг диаграммд хоёр үе шаттайгаар онцлон тэмдэглэсэн) бөгөөд энэ үед дараахь зүйл тохиолддог.

1) ацетил үлдэгдлийг хоёр CO2 молекул болгон бүрэн исэлдүүлэх;

2) никотинамид аденины бууруулсан динуклеотид (NADH) ба нэг бууруулсан флавин аденины динуклеотидын (FADH2) гурван молекул үүсдэг бөгөөд энэ нь мөчлөгт үүссэн энергийн гол эх үүсвэр болдог.

3) субстратын исэлдэлтийн үр дүнд гуанозин трифосфатын нэг молекул (GTP) үүсдэг.

Ерөнхийдөө зам нь эрчим хүчний хувьд таатай байдаг (DG0 "= -14.8 ккал.)

Митохондрид байрлах Кребсийн мөчлөг нь нимбэгийн хүчил (цитрат) -аас эхэлж, оксалоацетатын хүчил (оксалоацетат - OA) үүсэх замаар төгсдөг. Циклийн субстратуудад трикарбоксилын хүчил - нимбэг, цис-аконит, изоцит, оксалосукцин (оксалосукцинат) ба дикарбоксилын хүчил - 2-кетоглутар (КГ), сукцин, фумар, алим (малат) ба оксало цууны хүчил орно. Кребсийн мөчлөгийн субстрат нь цууны хүчил агуулсан байх ёстой бөгөөд энэ нь идэвхтэй хэлбэрээр (жишээлбэл, ацетил коэнзим А, ацетил-SCoA хэлбэрээр) оксало цууны хүчилтэй конденсацид оролцдог бөгөөд энэ нь нимбэгийн хүчил үүсэхэд хүргэдэг. Энэ нь исэлдэж, исэлдэлтэнд ордог нимбэгийн хүчлийн бүтцэд ордог ацетил үлдэгдэл; нүүрстөрөгчийн атомууд нь CO2 болж исэлддэг, устөрөгчийн атомууд нь дегидрогеназын коэнзимүүдээр хэсэгчлэн хүлээн зөвшөөрөгдөж, хэсэгчлэн протонжсон хэлбэрээр уусмалд, өөрөөр хэлбэл хүрээлэн буй орчинд ордог.

Ацетил-КоА үүсэх эхлэлийн нэгдлийн хувьд гликолизийн явцад үүсдэг пирувийн хүчил (пируват) -ийг ихэвчлэн заадаг бөгөөд энэ нь бодисын солилцооны замуудыг гатлах гол газруудын нэгийг эзэлдэг. Нарийн төвөгтэй бүтэцтэй ферментийн нөлөөн дор пируват дегидрогеназа (EC1.2.4.1 - PDGas) пируват нь исэлдэж, CO2 (эхний декарбоксилжилт), ацетил-КоА ба NAD багасдаг (диаграммыг үз). Гэсэн хэдий ч пируват исэлдэлт нь ацетил-КоА үүсгэх цорын ганц арга зам биш бөгөөд энэ нь өөх тосны хүчлийн исэлдлийн (тиолаза фермент эсвэл тосны хүчлийн синтетаза) болон нүүрс ус, амин хүчлүүдийн задралын бусад урвалын өвөрмөц бүтээгдэхүүн юм. Кребсийн мөчлөгийн урвалд оролцдог бүх ферментүүд нь митохондрид нутагшсан байдаг ба тэдгээрийн ихэнх нь уусдаг бөгөөд сукцинатдегидрогеназа (EC1.3.99.1) нь мембраны бүтэцтэй хүчтэй холбоотой байдаг.

Цитрат синтазын (EC4.1.3.7 - бүдүүвч дэх конденсацийн фермент) -ийн тусламжтайгаар мөчлөг нь өөрөө эхэлдэг нимбэгийн хүчил үүсэх нь эндергоник урвал (энерги шингээх чадвартай) бөгөөд түүний хэрэгжилт юм. КоА [CH3CO~SKoA]-тай ацетил үлдэгдлийн эрчим хүчээр баялаг холбоог ашигласнаар боломжтой юм. Энэ бол бүхэл бүтэн мөчлөгийн зохицуулалтын гол үе шат юм. Үүний дараа цис-аконитын хүчил үүсэх завсрын үе шатанд нимбэгийн хүчлийг изоцитийн хүчил болгон изомеризаци хийдэг (фермент aconitase KF4.2.1.3, үнэмлэхүй стерео өвөрмөц шинж чанартай - устөрөгчийн байршилд мэдрэмтгий байдаг). Харгалзах дегидрогеназа (изоцитрат дегидрогеназа EC1.1.1.41) -ийн нөлөөн дор изоцитийн хүчлийг цаашид хувиргах бүтээгдэхүүн нь оксалосукциний хүчил бөгөөд түүний декарбоксилжилт (хоёр дахь CO2 молекул) нь CH-д хүргэдэг. Энэ үе шат нь бас өндөр зохицуулалттай. Олон тооны шинж чанаруудын дагуу (өндөр молекул жинтэй, нарийн төвөгтэй олон бүрэлдэхүүн хэсэг, шаталсан урвал, хэсэгчлэн ижил кофермент гэх мэт) CH-дегидрогеназа (EC1.2.4.2) нь PDGas-тай төстэй. Урвалын бүтээгдэхүүн нь CO2 (гурав дахь декарбоксилжилт), H+ ба сукцинил-КоА юм. Энэ үе шатанд сукцинаттиокиназа (EC6.2.1.4) гэж нэрлэгддэг сукцинил-КоА синтетаза идэвхжиж, чөлөөт сукцинат үүсэх урвуу урвалыг хурдасгадаг: Сукцинил-КоА + Фнеорг + ДНБ = Сукцинат + КоА + GTP. Энэ урвалын үед субстратын фосфоржилт гэж нэрлэгддэг, өөрөөр хэлбэл. сукцинил-КоА-ийн энергийг ашиглан гуанозин дифосфат (ДНБ) ба эрдэс фосфат (Пнеорг) зэргээс шалтгаалан эрчим хүчээр баялаг гуанозин трифосфат (GTP) үүсэх. Сукцинат үүссэний дараа фумарины хүчилд хүргэдэг флавопротеин болох сукцинатдегидрогеназа (EC1.3.99.1) үйлчилнэ. FAD нь ферментийн уургийн хэсэгтэй холбогддог бөгөөд рибофлавины (витамин В2) бодисын солилцооны идэвхтэй хэлбэр юм. Энэ фермент нь мөн устөрөгчийг устгах үнэмлэхүй стерео өвөрмөц байдлаар тодорхойлогддог. Фумараза (EC4.2.1.2) нь фумарын хүчил ба алимны хүчил (мөн стерео өвөрмөц) хоорондын тэнцвэрийг хангаж, алимны хүчлийн дегидрогеназа (NAD + коэнзим шаардлагатай малатдегидрогеназа EC1.1.1.37 нь мөн стерео өвөрмөц) дуусгахад хүргэдэг. Кребсийн мөчлөг, өөрөөр хэлбэл оксало цууны хүчил үүсэх хүртэл. Үүний дараа оксало цууны хүчлийн ацетил-КоА-тай конденсацын урвал давтагдаж, нимбэгийн хүчил үүсэхэд хүргэж, мөчлөг сэргэнэ.

Сукцинатдегидрогеназа нь амьсгалын замын гинжин хэлхээний илүү нарийн төвөгтэй сукцинатдегидрогеназын нэг хэсэг (цогцолбор II) бөгөөд амьсгалын замын гинжин хэлхээний урвалын үед үүссэн бууруулагч эквивалент (NAD-H2) -ийг хангадаг.

PDGase-ийн жишээг ашиглан тусгай PDGase киназа ба фосфатазын нөлөөгөөр харгалзах ферментийн фосфоржилт-дефосфоризациас үүдэлтэй бодисын солилцооны үйл ажиллагааны каскадын зохицуулалтын зарчимтай танилцах боломжтой. Тэд хоёулаа PDGase-тай холбогдсон.

трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг

Хувь хүний ​​ферментийн урвалын катализ нь "метаболон" гэж нэрлэгддэг супрамолекулын "супер комплекс" -ийн нэг хэсэг болгон явагддаг гэж үздэг. Ферментийн ийм зохион байгуулалтын давуу тал нь кофактор (коэнзим ба металлын ионууд) ба субстратын тархалт байхгүй бөгөөд энэ нь илүү үр дүнтэй мөчлөгт хувь нэмэр оруулдаг.

Боловсруулсан процессуудын эрчим хүчний үр ашиг бага боловч пируват исэлдэлтийн явцад үүссэн 3 моль NADH ба 1 моль FADH2 нь исэлдэлтийн өөрчлөлтийн чухал бүтээгдэхүүн юм. Тэдний цаашдын исэлдэлтийг амьсгалын замын гинжин ферментүүд мөн митохондрид хийдэг бөгөөд фосфоржилттой холбоотой байдаг, жишээлбэл. ашигт малтмалын фосфатын эфиржилт (фосфорорганик эфир үүсэх) -ийн улмаас ATP үүсэх. Гликолиз, PDGase-ийн ферментийн үйлдэл ба Кребсийн мөчлөг - нийт 19 урвал - нэг глюкозын молекулыг 6 CO2 молекул болгон бүрэн исэлдэж, 38 ATP молекул үүсэхийг тодорхойлдог - энэ нь эсийн "энергийн валют" солилцоо юм. Амьсгалын гинжин ферментээр NADH ба FADH2-ийг исэлдүүлэх үйл явц нь эрчим хүчний хувьд маш үр дүнтэй бөгөөд агаар мандлын хүчилтөрөгчийг ашиглах үед үүсдэг, ус үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд эсийн энергийн нөөцийн гол эх үүсвэр болдог (90% -иас илүү). Гэсэн хэдий ч Кребсын мөчлөгийн ферментүүд шууд хэрэгжүүлэхэд оролцдоггүй. Хүний эс бүрт амьдралын эрчим хүчийг хангадаг 100-1000 митохондри байдаг.

Кребсийн мөчлөгийн метаболизмд нэгтгэх функц нь уураг дахь нүүрс ус, өөх тос, амин хүчлүүд нь эцсийн эцэст энэ мөчлөгийн завсрын бүтээгдэхүүн (завсрын нэгдлүүд) болж хувирч эсвэл тэдгээрээс нийлэгждэгт суурилдаг. Анаболизмын үед мөчлөгөөс завсрын бүтээгдэхүүнийг зайлуулах нь биосинтез хийхэд шаардлагатай ATP-ийг тогтмол үүсгэх мөчлөгийн катаболик үйл ажиллагааг үргэлжлүүлэхтэй хослуулах ёстой. Тиймээс гогцоо нь хоёр функцийг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх ёстой. Энэ тохиолдолд завсрын бүтээгдэхүүний концентраци (ялангуяа OA) буурч болох бөгөөд энэ нь эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг аюултай бууруулахад хүргэдэг. Урьдчилан сэргийлэхийн тулд анаплерозын урвал гэж нэрлэгддэг "аюулгүйн хавхлага" (Грек хэлнээс "дүүргэх") ашигладаг. Хамгийн чухал урвал бол митохондрид байрладаг пируват карбоксилаза (EC6.4.1.1) -ээр явагддаг пируватаас OA-ийн нийлэгжилт юм. Үүний үр дүнд их хэмжээний OA хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь цитрат болон бусад завсрын бүтээгдэхүүний нийлэгжилтийг баталгаажуулдаг бөгөөд энэ нь Кребсийн мөчлөгийг хэвийн ажиллуулах боломжийг олгодог бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн дараагийн биосинтезийн хувьд завсрын бодисыг цитоплазм руу гадагшлуулах боломжийг олгодог. Тиймээс Кребсийн мөчлөгийн түвшинд анаболизм ба катаболизмын үйл явцыг үр дүнтэй зохицуулсан интеграци нь олон тооны нарийн зохицуулалтын механизм, түүний дотор дааврын механизмын нөлөөн дор явагддаг.

Агааргүй нөхцөлд Кребсийн мөчлөгийн оронд түүний исэлдэлтийн салбар нь KG хүртэл (1, 2, 3-р урвал) болон OA-аас сукцинат хүртэлх редукцийн салбар (8®7®6 урвал) хүртэл ажилладаг. Үүний зэрэгцээ их хэмжээний энерги хуримтлагддаггүй бөгөөд мөчлөг нь зөвхөн эсийн синтезийн завсрын бүтээгдэхүүнийг хангадаг.

Бие махбодь амралтаас үйл ажиллагаа руу шилжих үед эрчим хүч, бодисын солилцооны үйл явцыг дайчлах шаардлагатай байдаг. Энэ нь ялангуяа амьтдад хамгийн удаан урвал (1-3) ба сукцинатын давуу исэлдэлтээр дамжин хийгддэг. Энэ тохиолдолд богиноссон Кребсийн мөчлөгийн анхны субстрат болох CG нь хурдан трансаминжих урвалд (амин бүлгийн шилжилт) үүсдэг.

Глутамат + ОА = КГ + аспартат

Кребсийн мөчлөгийн өөр нэг өөрчлөлт (4-аминобутиратын шунт гэж нэрлэгддэг) нь глутамат, 4-аминобутират, сукциний хагасальдегид (3-формилпропионы хүчил) -ээр дамжуулан CG-ийг сукцинат болгон хувиргах явдал юм. Энэхүү өөрчлөлт нь тархины эдэд чухал ач холбогдолтой бөгөөд глюкозын 10 орчим хувь нь энэ замаар задардаг.

Кребсийн мөчлөг нь амьсгалын замын гинжин хэлхээтэй, ялангуяа амьтны митохондри дахь нягт холбоотой, түүнчлэн ATP-ийн нөлөөн дор мөчлөгийн ихэнх ферментийг дарангуйлах нь эсийн фосфорын өндөр потенциалтай циклийн идэвхжил буурахыг урьдчилан тодорхойлдог. ATP/ADP концентрацийн өндөр харьцаатай. Ихэнх ургамал, бактери, олон мөөгөнцөрт бие биентэйгээ нягт уялдаатай байх нь хоорондоо холбоогүй өөр исэлдэлтийн замуудыг хөгжүүлснээр даван туулдаг бөгөөд энэ нь фосфорын өндөр потенциалтай байсан ч амьсгалын болон мөчлөгийн үйл ажиллагааг өндөр түвшинд байлгах боломжийг олгодог.

Игорь Рапанович

трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг

өмнөх

← 1 2 3 дараагийн

Уран зохиол

Strayer L. Биохими. Пер. англи хэлнээс. М., Мир, 1985

Bohinski R. Биохимийн орчин үеийн үзэл бодол. Англи хэлнээс орчуулсан, М., Мир, 1987

Knorre D.G., Myzina S.D. Биологийн хими. М., Дээд сургууль, 2003 он

Колман Ж., Рем К.-Г. Харааны биохими. М., Мир, 2004

Түүхийн товч мэдээлэл

Бидний хамгийн дуртай мөчлөг бол CTC буюу трикарбоксилын хүчлүүдийн цикл юм - Дэлхий дээр ба Дэлхий дор болон Дэлхий дээрх амьдрал ... Зогсоо, гэхдээ ерөнхийдөө энэ бол хамгийн гайхалтай механизм юм - энэ нь бүх нийтийн шинж чанартай, задралыг исэлдүүлэх замаар явагддаг. Амьд организмын эсэд агуулагдах нүүрс ус, өөх тос, уургийн бүтээгдэхүүн, үүний үр дүнд бид биеийнхээ үйл ажиллагаанд эрчим хүч авдаг.

Энэ үйл явцыг Ханс Кребс өөрөө нээж, Нобелийн шагнал хүртсэн!

Тэрээр 1900 оны 8-р сарын 25-нд Германы Хилдешхайм хотод төрсөн. Тэрээр Гамбургийн их сургуульд анагаахын боловсрол эзэмшиж, Берлинд Отто Варбургийн удирдлаган дор биохимийн судалгааг үргэлжлүүлэв.

1930 онд тэрээр нэгэн оюутны хамт амьд ертөнцийн олон төлөөлөгчдөд, тэр дундаа хүний ​​биед агуулагдах аммиакийг саармагжуулах үйл явцыг нээсэн. Энэ мөчлөг нь мочевины мөчлөг бөгөөд үүнийг Кребсийн мөчлөг №1 гэж нэрлэдэг.

Гитлер засгийн эрхэнд гарахад Ханс Их Британи руу цагаачилж, Кембриж, Шеффилдийн их сургуулиудад шинжлэх ухааны чиглэлээр үргэлжлүүлэн суралцжээ. Унгарын биохимич Альберт Сент-Дёрдь-ийн судалгааг хөгжүүлснээр тэрээр ойлголттой болж, хамгийн алдартай Кребсийн №2 мөчлөг буюу өөрөөр хэлбэл "Сэнт-Дьердь-Кребсийн мөчлөг" - 1937 оныг хийдэг.

Судалгааны үр дүнг "Nature" сэтгүүлд илгээдэг бөгөөд энэ нь нийтлэлийг нийтлэхээс татгалздаг. Дараа нь текст Голланд дахь "Enzymologia" сэтгүүл рүү нисдэг. Кребс 1953 оны физиологи, анагаах ухааны салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ.

Энэхүү нээлт нь гайхалтай байсан: 1935 онд Szent-Györgyi succinic, oxaloacetic, fumaric and malic acids (бүх 4 хүчил нь амьтны эсийн байгалийн химийн бүрэлдэхүүн хэсэг) тагтааны цээжний булчин дахь исэлдэлтийн процессыг сайжруулдаг болохыг олж мэдсэн. Аль нь жижиглэсэн байна.

Энэ нь бодисын солилцооны үйл явц хамгийн өндөр хурдтай явагддаг.

F. Knoop, K. Martius нар 1937 онд нимбэгийн хүчил нь завсрын бүтээгдэхүүн болох cis - аконитын хүчилээр дамжин изоцитийн хүчил болж хувирдаг болохыг тогтоожээ. Нэмж дурдахад изоцитийн хүчил нь α-кетоглутарийн хүчил, тэр хүчил нь сукциний хүчил болж хувирдаг.

Кребс тагтааны цээжний булчинд O2 шингээхэд хүчлүүдийн нөлөөг анзаарч, PVC-ийн исэлдэлт, ацетил-коэнзим А үүсэхийг идэвхжүүлэх нөлөөг илрүүлсэн. Үүнээс гадна булчин дахь процессыг малоны хүчил дарангуйлдаг. Энэ нь сукциний хүчилтэй төстэй бөгөөд субстрат нь сукциний хүчил болох ферментийг дарангуйлдаг.

Кребс урвалын орчинд малоны хүчил нэмэхэд a-ketoglutaric, нимбэг, succinic хүчил хуримтлагдаж эхлэв. Тиймээс, a-ketoglutaric, нимбэгийн хүчлийн хамтарсан үйлдэл нь succinic үүсэхэд хүргэдэг нь тодорхой байна.

Ханс 20 гаруй бодисыг судалсан боловч тэдгээр нь исэлдэлтэнд нөлөөлсөнгүй. Хүлээн авсан өгөгдлийг харьцуулж үзэхэд Кребс мөчлөгийг хүлээн авсан. Судлаач эхэндээ процесс нь нимбэгийн эсвэл изоцитийн хүчилээс эхэлдэг гэдгийг яг таг хэлж чадаагүй тул "трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг" гэж нэрлэсэн.

Одоо бид эхнийх нь нимбэгийн хүчил гэдгийг мэдэж байгаа тул зөв нь цитрат эсвэл нимбэгийн хүчлийн мөчлөг юм.

Эукариотуудад TCA-ийн урвалууд митохондрид явагддаг бол 1-ээс бусад катализийн бүх ферментүүд нь митохондрийн дотоод мембран дээр байрладаг сукцинатдегидрогеназаас бусад нь митохондрийн матрицад чөлөөт төлөвт агуулагддаг. липидийн давхар давхаргад ордог. Прокариотуудад мөчлөгийн урвалууд цитоплазмд явагддаг.

Циклийн оролцогчидтой танилцацгаая:

2) PIE - Оксалоацетат - Оксалик-цууны хүчил:
учир нь оксалик ба цууны хүчил гэсэн хоёр хэсгээс бүрддэг.

3-4) Нимбэгийн болон изоцитийн хүчил:

5) а-кетоглутарийн хүчил:

6) Сукцинил-коэнзим А:

7) Сукцины хүчил:

8) Фумарын хүчил:

9) Алимны хүчил:

Урвал хэрхэн явагддаг вэ? Ерөнхийдөө бид бүгдээрээ доорх зурган дээр харуулсан бөгжний дүр төрхөд дассан. Дараах бүх зүйлийг үе шаттайгаар жагсаав.

1. Ацетил-коэнзим А ба оксал-цууны хүчил ➙ нимбэгийн хүчил конденсаци.

Ацетил-коэнзим А-ийн хувирал нь оксало-цууны хүчилтэй конденсацын үр дүнд нимбэгийн хүчил үүсгэдэг.

Энэ үйл явцын энерги нь макроэргик ацетил-коэнзим А-тай тиоэфирийн холболтын гидролизийн үр дүнд үүсдэг тул урвал нь ATP-ийн хэрэглээг шаарддаггүй.

2. Нимбэгийн хүчил нь cis-aconitic хүчилээр дамжин изоцитийн хүчил болдог.

Нимбэгийн хүчил изомержуулж изоцитийн хүчил болдог. Хувиргах фермент - ацонитаза нь эхлээд нимбэгийн хүчлийг усгүйжүүлж цис-аконитын хүчил үүсгэдэг ба дараа нь усыг метаболитийн давхар холбоонд нэгтгэж изоцитийн хүчил үүсгэдэг.

3. Изолицитийн хүчлийг усгүйжүүлж a-ketoglutaric хүчил ба CO2 үүсгэдэг.

Изолицитийн хүчил нь коэнзим нь NAD болох өвөрмөц дегидрогеназаар исэлддэг.

Исэлдүүлэхтэй зэрэгцэн изоцитийн хүчил декарбоксилжинэ. Өөрчлөлтийн үр дүнд α-кетоглутарийн хүчил үүсдэг.

4. Альфа-кетоглутар хүчил нь усгүйжүүлсэн ➙ сукцинил-коэнзим А ба CO2.

Дараагийн алхам бол α-кетоглутар хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилт юм.

Энэ нь механизм, бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд пируватдегидрогеназын цогцолбортой төстэй α-кетоглутаратын дегидрогеназын цогцолбороор катализатор болдог. Үүний үр дүнд сукцинил-КоА үүсдэг.

5. Сукцинил-коэнзим А ➙ сукцины хүчил.

Сукцинил-КоА нь чөлөөт сукцины хүчил болж гидролиз болж, ялгарсан энерги нь гуанозин трифосфат үүсэх замаар хуримтлагддаг. Энэ үе шат нь энерги шууд ялгардаг мөчлөгийн цорын ганц үе шат юм.

6. Сукциний хүчил нь усгүйжүүлсэн ➙ фумарик.

Сукциний хүчлийг усгүйжүүлэх нь сукцинатдегидрогеназаар хурдасдаг бөгөөд түүний коэнзим нь FAD юм.

7. Fumaric hydrated ➙ malic.

Сукциний хүчлийг усгүйжүүлэх явцад үүсдэг фумарын хүчил нь усжуулж, алимны хүчил үүсдэг.

8. Алимны хүчил нь усгүйжүүлсэн ➙ Оксалик-Ацетик - мөчлөг хаалттай.

Эцсийн процесс нь малатдегидрогеназаар катализлагдсан алимны хүчлийг усгүйжүүлэх;

Үе шатын үр дүн нь трикарбоксилын хүчлүүдийн мөчлөг эхэлдэг метаболит юм - Оксалик цууны хүчил.

Дараагийн мөчлөгийн 1 урвалд дахин нэг мл ацетил-коэнзим А орж ирнэ.

Энэ мөчлөгийг хэрхэн санах вэ? Зүгээр л!

2) Өөр нэг урт шүлэг:

Pike ацетат идсэн, энэ нь цитрат болж хувирав.
Цисаконитоор дамжуулан энэ нь изоцитрат болно.
Устөрөгчөөс татгалзаж, CO2-ыг алдаж,
Альфа-кетоглутарат үүнд маш их баяртай байна.
Исэлдэлт ирж байна - NAD устөрөгчийг хулгайлсан,
TDP, коэнзим А нь CO2-ыг авдаг.
Мөн энерги нь сукцинил дотор бараг гарч ирсэнгүй.
Тэр даруй ATP үүсч, сукцинат үлдсэн.
Тиймээс тэр FAD-д очсон - түүнд устөрөгч хэрэгтэй,
Фумарат ус ууж, малат болж хувирав.
Дараа нь OVER малат болж, устөрөгчийг олж авав.
PIKE дахин гарч ирээд чимээгүйхэн нуугдав.

3) Анхны шүлэг нь богино байна:

ЦАЙК АЦЕТИЛ ЛИМОНИЛ,
Гэвч Нарцисс Морь айж байв
Тэр түүнээс дээгүүр ISOLIMONO
ALPHA - KETOGLUTARAL.
КОФЕРМЕНТТЭЙ СУКЦИНЖИЛСЭН,
Амбер ФУМАРОВО,
Өвлийн улиралд дэлгүүрт АЛИМ,
Дахин PIKE болон хувирав.