Аэробное окисление углеводов. (Часть 1)

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Аэробное окисление углеводов. (Часть 1)

Содержание

2. Аэробное окисление углеводов
3. Содержание 1. «Аэробное окисление глюкозы» /дихотомический путь/ 2. Пентозный цикл
4. 1.Аэробное окисление глюкозы Валовое уравнение: C6H12O6 + 6O2=>6CO2 + 6H2O + W Полный выход энергии (W)
5. Глицерофосфатный челночный механизм. NADH2 NAD+ Цитозоль Цитоплазматическая глицерол 3-фосфат - ДГ Диоксиацетон фосфат Глицерол - 3
6. Внутренняя мембрана митохондрии Цитозоль Матрикс Mt малат малат оксалоацетат оксалоацетат NAD NAD NADH2 NADH2 глутамат глутамат
7. При гликолизе пировиноградная кислота восстанавливается и превращается в молочную кислоту – конечный продукт анаэробного обмена, а
8. Окислительное декарбоксилирование пирувата (Mt) пируват (ПВК) ТДФ
9. Амид липоевой кислоты или Окисленная форма Восстановленная форма
10. Тиаминдифосфат (ТДФ) или Е1-ТПФ Коэнзим А (HS-KoA) Пантотеновая кислота (вит. В3) 3’-фосфоаденозин- 5’-дифосфат
11. Стадии окислительного декарбоксилирования пирувата: Первая стадия катализируется пируватдегидрогеназой (Е1), коферментом служит ТДФ. В результате данной реакции
12. В третьей стадии ацетил-липоат (связанный с ферментым комплексом) взаимо- действует с коэнзимом А. Реакция катализируется ферментом
13. На четвертой стадии происходит окисление восстановленной липоевой кислоты до ее дисульфидной формы. Реакция катализируется ферментом дигидро-
14. Пируватдегидрогеназный комплекс СО2 Е3-ФАД NAD NADH2 Е1 – пируват-ДГ Е2 – дигидролипоил-ТФ Е3 – дигидролипоил-ДГ
15. Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования ацетил-КоА подвергается дальше окислению с образованием в конечном счете СО2 и
16. 3 этап. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса) Итак, образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата ацетил-КоА вступает
17. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса). Цис-аконитат Изоцитрат α-кетоглутарат Сукцинил - КоА Сукцинат Цитрат Оксалоацетат Малат Фумарат
18. В первой реакции, катализируемой ферментом цитрат-синтазой, происходит конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом. В результате образуется лимонная кислота
19. Во второй реакции цикла образовавшаяся лимонная кислота подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой кислоты. Последняя, при- соединяя
20. В третьей реакции, которая , во-видимому, является лимитирующей реакцией цикла Кребса, происходит дегидрирование изолимонной кислоты в
21. В четвертой реакции происходит окислительное декарбоксилирование α-кетоглутаровой кислоты до сукцинил-КоА. Механизм этой реакции сходен с реакцией
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Аэробное окисление углеводов

Слайд 3

Содержание
1. «Аэробное окисление глюкозы» /дихотомический путь/
2. Пентозный цикл

Слайд 4

1.Аэробное окисление глюкозы
Валовое уравнение: C6H12O6 + 6O2=>6CO2 + 6H2O + W
Полный

выход энергии (W) при распаде глюкозы 2880 кДж
Запас: =1569 кДж (около 50% всей энергии) в форме АТФ

При

pO2

ПВК

Лактат

Окислительное декарбоксилирование (матрикс митохондрий)

Выделяют три этапа окисления глюкозы.

1 Этап. Окисление глюкозы до ПВК.

Глюкоза

2ПВК

2 НАД

2 НАДН2

2 АДФ

2 АТФ

Итог первого этапа: 2 АТФ + 4(6) АТФ = 6(8) АТФ

Слайд 5

Глицерофосфатный челночный механизм.
NADH2
NAD+
Цитозоль
Цитоплазматическая
глицерол 3-фосфат - ДГ
Диоксиацетон
фосфат
Глицерол - 3 -
фосфат
Митохондриальная
глицерол

- 3 - фосфат - ДГ

ФАДН2

ФАД

КоQ
2ē

О2

АТФ

Митохондрия

Слайд 6

Внутренняя мембрана митохондрии
Цитозоль
Матрикс Mt
малат
малат
оксалоацетат
оксалоацетат
NAD
NAD
NADH2
NADH2
глутамат
глутамат
аспартат
аспартат
α-кетоглутарат
α-кетоглутарат
АсАТ
АсАТ
Малат-аспартатный челночный механизм

Слайд 7

При гликолизе пировиноградная кислота восстанавливается и превращается
в молочную кислоту

– конечный продукт анаэробного обмена, а в случае же
аэробного окисления глюкозы образовавшаяся пировиноградная кислота под-
вергается окислительному декарбоксилированию с последующим образованием
в ацетил-КоА и СО2

2 Этап. Окисление пирувата до ацетил-КоА (окислительное
декарбоксилирование пировиноградной кислоты)

Данный процесс катализируется мультиферментной системой и протекает в
несколько стадий, в которых принимает участие три фермента( пируватдегидро-
геназа, липоацетил-трансфераза, дигидро-липоацетилдегидрогеназа) и пять ко-
ферментов ( НАД, ФАД, тиаминдифосфат, амид липоевой кислоты и коэнзим А).

Суммарно:

2 Пируват

2 СН3СО~SKoA

ПДГ

СО2

НАДН2

НАД

Слайд 8

Окислительное декарбоксилирование пирувата (Mt)
пируват (ПВК)
ТДФ

Слайд 9

Амид липоевой кислоты
или
Окисленная форма
Восстановленная форма

Слайд 10

Тиаминдифосфат (ТДФ) или Е1-ТПФ
Коэнзим А (HS-KoA)
Пантотеновая кислота
(вит. В3)
3’-фосфоаденозин-
5’-дифосфат

Слайд 11

Стадии окислительного декарбоксилирования
пирувата:
Первая стадия катализируется пируватдегидрогеназой (Е1), коферментом служит

ТДФ. В результате данной реакции происходит отщепление СО2 и из пирувата образуется оксиэтильное производное ТДФ , или «активный ацетальдегид»:

+ Е1-ТДФ

Пируват

«Активный ацетальдегид»

На второй стадии процесса оксиэтильная группа комплекса Е1-ТДФ-СНОН-СН3
переносится на амид липоевой кислоты, который в свою очередь связан с
ферментом липоатацетил-трансферазой (Е2). Образуется ацетил, связанный с
восстановленной формой амида липоевой кислоты, и освобождает ТПФ-Е1:

Слайд 12

В третьей стадии ацетил-липоат (связанный с ферментым комплексом) взаимо-
действует с

коэнзимом А. Реакция катализируется ферментом дигидролипоил-
трансацетилазой (Е2). Образуется ацетил-КоА, который отделяется от фер-
ментного комплекса:

Амид липоевой кислоты
(восстановленная форма)

Слайд 13

На четвертой стадии происходит окисление восстановленной липоевой кислоты
до ее дисульфидной

формы. Реакция катализируется ферментом дигидро-
липоилдегидрогеназой (Е3), которая содержит кофермент ФАД, способный к восстановлению :

Е3-ФАД

Е3-ФАДН2

Наконец, на пятой стадии Е3-ФАДН2 реокисляется за счет НАД. В результате
реакции регенирирует окисленная форма Е3-ФАД и образуется НАДН2:
Е3-ФАДН2 + НАД Е3-ФАД + НАДН2
В целом процесс окислительного декарбоксилирования пировиноградной кисло-
ты может быть представлен в виде следующей схемы:

Слайд 14

Пируватдегидрогеназный комплекс
СО2
Е3-ФАД
NAD
NADH2
Е1 – пируват-ДГ
Е2 – дигидролипоил-ТФ
Е3 – дигидролипоил-ДГ

Слайд 15

Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования ацетил-КоА
подвергается дальше окислению с образованием

в конечном счете СО2 и Н2О.
Иными словами, полное окисление ацетил-КоА происходит в цикле трикарбоновых
кислот или цикле Кребса. Этот процесс так же, как и окислительное декарбоксили-
рование пирувата, происходит в митохондриях клеток.
Все эти ферменты и коферменты структурно организованы в единый комплекс,
благодаря чему простетические группы сближены, и промежуточные продукты
реакции быстро взаимодействуют друг с другом. Если бы эти крупные ферментные
молекулы были разобщены и свободно перемещались, то им бы пришлось в
процессе диффузии преодолевать немалые расстояния.
Следует отметить, что этот процесс необратим, регулируется следующим обра-
зом: когда концентрация АТФ в митохондриях велика и достаточна концентрация
ацетил-КоА, образование ацетил-КоА приостанавливается :

Фосфатаза
ПДГ

Н2О

Активная ПДГ
(деформиров.)

Неактивная ПДГ
(фосфорилирован.)

Ca++
Mg++

НАДН2

АТФ

Киназа
ПДГ

АДФ

Слайд 16

3 этап. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)
Итак, образовавшийся в результате

окислительного декарбоксилирования
пирувата ацетил-КоА вступает в цикл Кребса. Данный цикл состоит из 8 после-
довательных реакций. Начинается цикл с конденсации ацетил-КоА с оксало-
ацетатом и образования лимонной кислоты. Затем лимонная кислота путем ряда
дегидрирований и декарбоксилирований теряет два углеродных атома и снова в
цикле Кребса появляется оксалоацетат, т.е. в результате полного оборота
цикла молекула ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула оксалоацетата
регениригуется.

Слайд 17

Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).
Цис-аконитат
Изоцитрат
α-кетоглутарат
Сукцинил - КоА
Сукцинат
Цитрат
Оксалоацетат
Малат
Фумарат
12 АТФ
МДГ
СДГ
ИДГ

Слайд 18

В первой реакции, катализируемой ферментом цитрат-синтазой, происходит
конденсация ацетил-КоА с

оксалоацетатом. В результате образуется лимонная
кислота :

По-видимому, в процессе данной реакции в качестве промежуточного продукта
образуется связанный с ферментом цитрил-КоА. Затем последний самопроиз-
вольно и необратимо гидролизуется с образованием цитрила и HS-KoA.

Слайд 19

Во второй реакции цикла образовавшаяся лимонная кислота подвергается
дегидратированию с образованием

цис-аконитовой кислоты. Последняя, при-
соединяя молекулу воды, переходит в изолимонную кислоту. Катализирует эти
обратимые реакции гидратации-дегидратации фермент аконитаза :

Слайд 20

В третьей реакции, которая , во-видимому, является лимитирующей реакцией
цикла Кребса,

происходит дегидрирование изолимонной кислоты в присутствии
НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы :

Заметим, что в ходе изоцитратдегидрогеназной реакции происходит также
процесс декарбоксилирования, НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа является
аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора
необходим АДФ. Кроме того, фермент для проявления своей активности нуж-
дается в ионах Mg++ или Mn++.

Слайд 21

В четвертой реакции происходит окислительное декарбоксилирование
α-кетоглутаровой кислоты до сукцинил-КоА.

Механизм этой реакции сходен с
реакцией окислительного декарбоксилирования пирувата до ацетил-КоА.
Альфа-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс напоминает по своей структуре
пируватдегидрогеназный комплекс. Как в том, так и в этом случае в ходе
реакции принимает участие пять коферментов: ТПФ, амид липоевой кислоты,
HS-KoA, ФАД и НАД+ :

Аэробное окисление углеводов. (Часть 1)

Содержание

Аэробное окисление углеводов

Содержание 1. «Аэробное окисление глюкозы» /дихотомический путь/2. Пентозный цикл

1.Аэробное окисление глюкозыВаловое уравнение: C6H12O6 + 6O2=>6CO2 + 6H2O + WПолный

Глицерофосфатный челночный механизм.NADH2NAD+ЦитозольЦитоплазматическаяглицерол 3-фосфат - ДГ ДиоксиацетонфосфатГлицерол - 3 -фосфатМитохондриальная глицерол

При гликолизе пировиноградная кислота восстанавливается и превращается в молочную кислоту

Окислительное декарбоксилирование пирувата (Mt)пируват (ПВК)ТДФ

Амид липоевой кислоты илиОкисленная формаВосстановленная форма

Тиаминдифосфат (ТДФ) или Е1-ТПФКоэнзим А (HS-KoA)Пантотеновая кислота (вит. В3)3’-фосфоаденозин- 5’-дифосфат

Стадии окислительного декарбоксилирования пирувата: Первая стадия катализируется пируватдегидрогеназой (Е1), коферментом служит

В третьей стадии ацетил-липоат (связанный с ферментым комплексом) взаимо-действует с

На четвертой стадии происходит окисление восстановленной липоевой кислотыдо ее дисульфидной

Пируватдегидрогеназный комплексСО2Е3-ФАДNADNADH2Е1 – пируват-ДГЕ2 – дигидролипоил-ТФЕ3 – дигидролипоил-ДГ

Образовавшийся в процессе окислительного декарбоксилирования ацетил-КоАподвергается дальше окислению с образованием

3 этап. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса) Итак, образовавшийся в результате

Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса).Цис-аконитатИзоцитратα-кетоглутаратСукцинил - КоАСукцинатЦитратОксалоацетатМалатФумарат12 АТФМДГСДГИДГ

В первой реакции, катализируемой ферментом цитрат-синтазой, происходит конденсация ацетил-КоА с

Во второй реакции цикла образовавшаяся лимонная кислота подвергаетсядегидратированию с образованием

В третьей реакции, которая , во-видимому, является лимитирующей реакциейцикла Кребса,

В четвертой реакции происходит окислительное декарбоксилирование α-кетоглутаровой кислоты до сукцинил-КоА.

Похожие презентации