Общий путь катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пирувата

Биохимическое строение катаболитических реакций составляет в поэтапном преобразовании субстратов, ноебходимого для более полного извлечения сосредоточенной в них энергии и получения необходимых предшественников для биосинтеза. Белки,липиды и полисахариды состовляющие большей части нашей пищи должны расщепляться на меньшие по размерам молекулы, прежде чем наши клетки смогут их использовать.катаболизм этих клеток может подразделяться на 3 стадии:

1)крупные молекулы полимеров распадаются на мономерные субъединицы (белки до аминокислот, полисахариды до простых сахаров, жиры до жирных кислот и глицерина).этот процесс (пищеварение) осуществляется главным образом вне клеток под действием ферментов пищеварительного тракта.

2)образовавшиеся мономеры транспортируются в клетки и подвергаются дальнейшему расщеплению в цитоплазме и некоторых других органеллах клетки. например в митохондрия или лизосомах. В результате образуется ацетил СоА пируват и промежуточные продукты ЦТК (пути катаболизма сходятся)

3)пируват превращается в ацетил СоА в ходе реакций окислительного карбоксилирования. Ацетильная группа ацетил СоА вовлекается в ЦТК. В серии сопряженных биохимический реакций большая часть энергии выделяется клеткой в окружающую среду в виде тепла. Таким образом распад всех питательных в-в приводит к одной и той же конечной стадии: пируват  ацетилСоА  ЦТК, называемая общим путем катаболизма.

Окислительное декарбоксилирование пирувата. молекулы пирувата легко проникают из цитозоли в митохондрии по градиенту концентрации(пассивный транспорт). Там пируват подвергается окислительному декарбоксилированию до ацетилСоА прежде чем вовлекаются в ЦТК. Реакции катализируются мутиферментным комплексом, состоящим из нескольких ферментов. Мультиферментный комплекс- системы, в которых индивидуальные белки организованы таким образом, что продукт одной реакции служит субстратом для следующей. Активность системы регулируется главным образом по принципу отрицательной обратной связи, т.к. продукт последней реакции контролирует активность одного из предшествующих ферментов, обычно первой данной последовательности. Общая скорость в мультиферментных системах определяется скоростью лимитирующей реакции, т.е. реакции с наименьшей скоростью. Состав пируватдегидрогиназного комплекса: 8 молекул фермента дегидролипоилацетилтрансферазы (Е2), 12 молекул дегидролипоилдегидрогеназы (Е3), 24 молекулы пируватдегидрогеназы (Е1). Размеры комплекса около 45 нм. Суммарная реакция: пируват+ НАД(+) + СоАSH ацетил СоА+ НАДН(Н+) + СО2. Кофермент:тиаминпирофосфат,FAD,CoA,HAD+, липоевая к-та, биотин. Таким образом для нормального протекания этой реакции необходимо 4 витамина: тиамин(в тиаминпирофосфат),рибофлавин(в ФАД),пантатеновая к-та (в СоА), никотинамид(в НАД). Условно витамином считают липоевую к-ту. Ядром комплекса является дигидролипоилацетилгидраза. В ней к аминогруппе прикрепляется остаток липоевой к-ты, служащий своеобразным поворотным кранштейном, переносящим хим.группу от одного фермента к другому.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РЕАКЦИЙ:

Пируват декарбоксилируется и окисляется входде 5 последовательных реакций. Сначала отщепляется СО2 и образуется активный ацетальдегид. Он связывается со 2-ым углеродом и атомаом тиазольного кольца тиаминпирофофсата. Далее эта группа переносится на липоевую к-ту, в кторой происходит разрыв дисульфидной связи- образуется ацетиллипоевая к-та. Ацетиловый радикал в ней присоединен к липолевой к-те по тиольной группе. Этот радикал легко отщепляется от полученного соединения и реагируя с восстановительным СоА образует ацетилСоА. Восстановительный кофермент в дигидролипоилацетилтрансфераза легко окисляется флавинсодержащим ферментом дигидролипоилдегидрогеназа.в последней реакции протоны и электроны передаются на НАД, что обеспечивает отсутсвтвие потерь энергии. Ингибиторы HgH(+) этанол,накопление пирувата происходит также при недостаточности витамина В1, в присутствии жирных кислот.