Կրեբսի ցիկլը. ինչ է դա պարզ բառերով: Կրեբսի ցիկլ. կենտրոնական դեր բջջային նյութափոխանակության մեջ Քրեբսի գործընթացում

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլը առաջին անգամ հայտնաբերել է անգլիացի կենսաքիմիկոս Քրեբսը։ Նա առաջինն էր, ով ենթադրեց այս ցիկլի կարևորությունը պիրուվատի ամբողջական այրման համար, որի հիմնական աղբյուրը ածխաջրերի գլիկոլիտիկ փոխակերպումն է։ Այնուհետև ցույց տվեցին, որ եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլը «կիզակետ» է, որտեղ նյութափոխանակության գրեթե բոլոր ուղիները միավորվում են:

Այսպիսով, պիրվատի օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացման արդյունքում ձևավորված ացետիլ-CoA-ն մտնում է Կրեբսի ցիկլը։ Այս ցիկլը բաղկացած է ութ հաջորդական ռեակցիաներից (նկ. 91): Ցիկլը սկսվում է ացետիլ-CoA-ի խտացումով օքսալացետատով և կիտրոնաթթվի ձևավորմամբ։ ( Ինչպես երևում է ստորև, ցիկլում ոչ թե ացետիլ-CoA-ն է ենթարկվում օքսիդացման, այլ ավելի բարդ միացություն՝ կիտրոնաթթու (եռաքարբոքսիլաթթու):)

Այնուհետև կիտրոնաթթուն (վեց ածխածնային միացություն) մի շարք ջրազրկումների (ջրածնի հեռացում) և դեկարբոքսիլացման (CO 2-ի վերացում) միջոցով կորցնում է ածխածնի երկու ատոմ և կրկին օքսալացետատը (չորս ածխածնի միացություն) հայտնվում է Քրեբսի ցիկլում։ այսինքն, ցիկլի ամբողջական պտույտի արդյունքում ացետիլ-CoA մոլեկուլը այրվում է մինչև CO 2 և H 2 O, իսկ օքսալացետատի մոլեկուլը վերականգնվում է: Ստորև ներկայացված են Կրեբսի ցիկլի բոլոր ութ հաջորդական ռեակցիաները (փուլերը):

Առաջին ռեակցիայում, որը կատալիզացվում է ցիտրատ սինթազ ֆերմենտի կողմից, ացետիլ-CoA-ն խտացվում է օքսալացետատով։ Արդյունքում ձևավորվում է կիտրոնաթթու.

Ըստ երևույթին, այս ռեակցիայի մեջ ֆերմենտին կապված ցիտրիլ-CoA-ն ձևավորվում է որպես միջանկյալ արտադրանք: Այնուհետև վերջինս ինքնաբերաբար և անդառնալիորեն հիդրոլիզացվում է՝ ձևավորելով ցիտրատ և HS-CoA:

Ցիկլի երկրորդ ռեակցիայի ժամանակ ստացված կիտրոնաթթուն ենթարկվում է ջրազրկման՝ առաջացնելով ցիս-ակոնիտիկ թթու, որը ջրի մոլեկուլ ավելացնելով դառնում է իզոցիտրիկ թթու։ Այս շրջելի հիդրացիոն-ջրազրկման ռեակցիաները կատալիզացվում են ակոնիտատ հիդրատազ ֆերմենտի կողմից.

Երրորդ ռեակցիայում, որը կարծես Կրեբսի ցիկլի արագությունը սահմանափակող ռեակցիան է, իզոցիտրիկ թթուն ջրազրկվում է NAD-ից կախված իզոցիտրատ դեհիդրոգենազի առկայության դեպքում.

(Հյուսվածքներում կան իզոցիտրատ դեհիդրոգենազների երկու տեսակ՝ NAD- և NADP-կախված: Հաստատվել է, որ NAD-ից կախված իզոցիտրատ դեհիդրոգենազը խաղում է Կրեբսի ցիկլում իզոցիտրիկ թթվի օքսիդացման հիմնական կատալիզատորի դերը։)

Իսոցիտրատ դեհիդրոգենազի ռեակցիայի ժամանակ իզոցիտրիկ թթուն ապակարբոքսիլացվում է։ NAD-ից կախված իզոցիտրատ դեհիդրոգենազը ալոստերիկ ֆերմենտ է, որը պահանջում է ADP որպես հատուկ ակտիվացնող: Բացի այդ, ֆերմենտը պահանջում է Mg 2+ կամ Mn 2+ իոններ՝ իր ակտիվությունը դրսևորելու համար:

Չորրորդ ռեակցիայի ժամանակ α-կետօղլուտարաթթուն օքսիդատիվ կերպով ապակարբոքսիլացվում է սուկցինիլ-CoA-ի: Այս ռեակցիայի մեխանիզմը նման է պիրուվատի օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացման ռեակցիային ացետիլ-CoA-ին: α-ketoglutarate dehydrogenase համալիրն իր կառուցվածքով նման է պիրուվատդեհիդրոգենազային համալիրին: Երկու դեպքում էլ ռեակցիային մասնակցում են հինգ կոֆերմենտներ՝ TDP, լիպոաթթվի ամիդ, HS-CoA, FAD և NAD։ Ընդհանուր առմամբ, այս արձագանքը կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Հինգերորդ ռեակցիան կատալիզացվում է սուկցինիլ-CoA սինթետազ ֆերմենտի միջոցով: Այս ռեակցիայի ժամանակ սուկցինիլ-CoA-ն ՀՆԱ-ի և անօրգանական ֆոսֆատի մասնակցությամբ վերածվում է սուկցինաթթվի (սուկցինատ)։ Միևնույն ժամանակ, GTP1-ի բարձր էներգիայի ֆոսֆատային կապի ձևավորումը տեղի է ունենում սուկցինիլ-CoA-ի բարձր էներգիայի թիոեսթեր կապի պատճառով.

(Ստացված GTP-ն այնուհետև նվիրում է իր տերմինալ ֆոսֆատային խումբը ADP-ին, որի արդյունքում ձևավորվում է ATP: Սուկցինիլ-CoA սինթետազային ռեակցիայի ընթացքում բարձր էներգիայի նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատի առաջացումը սուբստրատի մակարդակում ֆոսֆորիլացման օրինակ է։)

Վեցերորդ ռեակցիայում սուկցինատը ջրազրկվում է ֆումարաթթվի։ Սուկցինատի օքսիդացումը կատալիզացվում է սուկցինատդեհիդրոգենազի միջոցով, որի մոլեկուլում FAD կոֆերմենտը կովալենտորեն կապված է սպիտակուցին.

Յոթերորդ ռեակցիայում ստացված ֆումարաթթուն հիդրացվում է ֆումարատ հիդրատազ ֆերմենտի ազդեցությամբ։ Այս ռեակցիայի արդյունքը խնձորաթթուն է (մալատ): Հարկ է նշել, որ ֆումարատ հիդրատազը ստերեոսպեցիֆիկ է. այս ռեակցիայի ընթացքում առաջանում է L-խնձորաթթու.

Վերջապես, եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլի ութերորդ ռեակցիայում, միտոքոնդրիալ NAD-կախված մալատդեհիդրոգենազի ազդեցության տակ, L-մալատը օքսիդացվում է մինչև օքսալացետատ.

Ինչպես տեսնում եք, ութ ֆերմենտային ռեակցիաներից բաղկացած ցիկլի մեկ հերթափոխում տեղի է ունենում ացետիլ-CoA-ի մեկ մոլեկուլի ամբողջական օքսիդացում («այրում»): Ցիկլի շարունակական աշխատանքի համար անհրաժեշտ է ացետիլ-CoA-ի մշտական ​​մատակարարում համակարգ, և կոենզիմները (NAD և FAD), որոնք անցել են նվազած վիճակի, պետք է նորից ու նորից օքսիդացվեն: Այս օքսիդացումը տեղի է ունենում էլեկտրոնների փոխադրման համակարգում (կամ շնչառական ֆերմենտների շղթայում), որը գտնվում է միտոքոնդրիայում:

Ացետիլ-CoA-ի օքսիդացման արդյունքում արձակված էներգիան մեծապես կենտրոնացած է ATP-ի բարձր էներգիայի ֆոսֆատային կապերում։ Ջրածնի չորս զույգ ատոմներից երեք զույգ NAD-ի միջոցով փոխանցվում են էլեկտրոնների փոխադրման համակարգ; այս դեպքում կենսաբանական օքսիդացման համակարգում յուրաքանչյուր զույգի համար ձևավորվում է երեք ATP մոլեկուլ (կոնյուգատիվ օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման գործընթացում) և, հետևաբար, ընդհանուր առմամբ ինը ATP մոլեկուլ: Մեկ զույգ ատոմ FAD-ի միջոցով մտնում է էլեկտրոնների փոխադրման համակարգ, որի արդյունքում ձևավորվում է 2 ATP մոլեկուլ։ Կրեբսի ցիկլի ռեակցիաների ժամանակ սինթեզվում է նաև GTP-ի 1 մոլեկուլ, որը համարժեք է ATP-ի 1 մոլեկուլին։ Այսպիսով, ացետիլ-CoA-ի օքսիդացումը Քրեբսի ցիկլում առաջացնում է 12 ATP մոլեկուլ:

Ինչպես արդեն նշվեց, NADH 2-ի 1 մոլեկուլ (3 մոլեկուլ ATP) ձևավորվում է պիրուվատի օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացման ժամանակ ացետիլ-CoA-ի մեջ: Քանի որ գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլի քայքայումից առաջանում է պիրուվատի երկու մոլեկուլ, երբ դրանք օքսիդացվում են մինչև ացետիլ-CoA-ի 2 մոլեկուլ և եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլի հաջորդ երկու հերթափոխով, սինթեզվում է ATP-ի 30 մոլեկուլ (հետևաբար, մեկ մոլեկուլի օքսիդացում պիրուվատից CO 2 և H 2 O արտադրում է 15 մոլեկուլ ATP):

Դրան պետք է ավելացնենք 2 ATP մոլեկուլներ, որոնք ձևավորվել են աերոբիկ գլիկոլիզի ժամանակ, և 4 ATP մոլեկուլներ, որոնք սինթեզվում են էքստրամիտոքոնդրիալ NADH 2-ի 2 մոլեկուլների օքսիդացման միջոցով, որոնք ձևավորվում են գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատ դեհիդրոգենազի 2 մոլեկուլների օքսիդացման ժամանակ: Ընդհանուր առմամբ, մենք գտնում ենք, որ երբ 1 գլյուկոզայի մոլեկուլ քայքայվում է հյուսվածքներում՝ համաձայն հավասարման՝ C 6 H 12 0 6 + 60 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, սինթեզվում է 36 ATP մոլեկուլ, ինչը նպաստում է կուտակմանը. ադենոզին տրիֆոսֆատը բարձր էներգիայի ֆոսֆատային կապերում 36 X 34,5 ~ 1240 կՋ (կամ, ըստ այլ աղբյուրների, 36 X 38 ~ 1430 կՋ) ազատ էներգիա։ Այլ կերպ ասած, գլյուկոզայի աերոբ օքսիդացման ժամանակ թողարկված ամբողջ ազատ էներգիայից (մոտ 2840 կՋ), դրա մինչև 50%-ը կուտակվում է միտոքոնդրիում այնպիսի ձևով, որը կարող է օգտագործվել տարբեր ֆիզիոլոգիական գործառույթներ կատարելու համար։ Կասկած չկա, որ էներգետիկ առումով գլյուկոզայի ամբողջական քայքայումն ավելի արդյունավետ գործընթաց է, քան գլիկոլիզը: Հարկ է նշել, որ NADH 2 մոլեկուլները, որոնք ձևավորվել են գլիցերալդեհիդ-3-ֆոսֆատ 2-ի փոխակերպման ժամանակ, այնուհետև օքսիդացումից հետո արտադրում են ոչ թե 6 ATP մոլեկուլ, այլ ընդամենը 4: Բանն այն է, որ էքստրամիտոքոնդրիալ NADH 2-ի մոլեկուլներն իրենք ի վիճակի չեն թաղանթով ներթափանցում են միտոքոնդրիաներ: Այնուամենայնիվ, նրանց նվիրաբերած էլեկտրոնները կարող են ներառվել կենսաբանական օքսիդացման միտոքոնդրիալ շղթայում՝ օգտագործելով այսպես կոչված գլիցերոֆոսֆատ մաքոքային մեխանիզմը (նկ. 92): Ինչպես երևում է նկարում, ցիտոպլազմային NADH 2-ը սկզբում փոխազդում է ցիտոպլազմային դիհիդրոքսիացետոն ֆոսֆատի հետ՝ ձևավորելով գլիցերին 3-ֆոսֆատ: Ռեակցիան կատալիզացվում է NAD-ից կախված ցիտոպլազմիկ գլիցերին-3-ֆոսֆատ դեհիդրոգենազով:

Այնուհետև մտնում է PVK դեհիդրոգենազի ռեակցիայի մեջ ձևավորված ացետիլ-SCoA tricarboxylic թթու ցիկլը(TCA ցիկլ, կիտրոնաթթվի ցիկլ, Կրեբսի ցիկլ): Բացի պիրուվատից, ցիկլը ներառում է ամինաթթուների կամ այլ նյութերի կատաբոլիզմից առաջացող keto թթուներ:

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլը

Ցիկլը շարունակվում է միտոքոնդրիալ մատրիցաև ներկայացնում է օքսիդացումմոլեկուլները ացետիլ-SCoAութ անընդմեջ ռեակցիաներում:

Առաջին ռեակցիայում նրանք կապում են ացետիլԵվ օքսալացետատ(օքսալոքացախաթթու) առաջանալ ցիտրատ(կիտրոնաթթու), ապա տեղի է ունենում կիտրոնաթթվի իզոմերիացում իզոցիտրատև երկու ջրազրկման ռեակցիա՝ CO 2-ի միաժամանակյա արտազատմամբ և NAD-ի նվազեցմամբ:

Հինգերորդ ռեակցիայում ձևավորվում է GTP, սա է ռեակցիան սուբստրատի ֆոսֆորիլացում. Հաջորդաբար, հաջորդաբար տեղի է ունենում FAD-ից կախված ջրազրկում սուկցինացնել(սուկինինաթթու), խոնավացում ֆումարովանթթու դեպի մալատ(խնձորաթթու), այնուհետև ձևավորվում է NAD-ից կախված ջրազրկում օքսալացետատ.

Արդյունքում, ցիկլի ութ ռեակցիաներից հետո կրկինառաջանում է օքսալացետատ .

Վերջին երեք ռեակցիաները կազմում են այսպես կոչված կենսաքիմիական մոտիվ(FAD-կախված ջրազրկում, խոնավացում և NAD-ից կախված ջրազրկում, այն օգտագործվում է սուկինատային կառուցվածքում keto խումբ ներմուծելու համար: Այս մոտիվը առկա է նաև ճարպաթթուների β-օքսիդացման ռեակցիաներում: Հակառակ հերթականությամբ (կրճատում, դեխոնավացում և նվազեցում) այս մոտիվը նկատվում է ճարպաթթուների սինթեզի ռեակցիաներում։

TsTK-ի գործառույթները

1. Էներգիա

• սերունդ ջրածնի ատոմներշնչառական շղթայի աշխատանքի համար, մասնավորապես՝ NADH-ի երեք մոլեկուլ և FADH2-ի մեկ մոլեկուլ,
• մեկ մոլեկուլի սինթեզ GTF(համարժեք ATP):

2. Անաբոլիկ. ՏԿԿ-ում ձևավորվում են

• հեմի նախադրյալ սուկցինիլ-SCoA,
• keto թթուներ, որոնք կարող են վերածվել ամինաթթուների. α-ketoglutarateգլուտամիկ թթվի համար, օքսալացետատասպարաթթվի համար,
• կիտրոնի թթու, օգտագործվում է ճարպաթթուների սինթեզի համար,
• օքսալացետատ, օգտագործվում է գլյուկոզայի սինթեզի համար։

TCA ցիկլի անաբոլիկ ռեակցիաները

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլի կարգավորումը

Ալոստերիկ կարգավորում

TCA ցիկլի 1-ին, 3-րդ և 4-րդ ռեակցիաները կատալիզացնող ֆերմենտները զգայուն են. ալոստերիկ կարգավորումմետաբոլիտներ:

Օքսալացետատի առկայության կարգավորում

ՀիմնականԵվ հիմնական TCA ցիկլի կարգավորիչը օքսալացետատն է, ավելի ճիշտ՝ դրա հասանելիությունը: Օքսալոացետատի առկայությունը ներգրավում է ացետիլ-SCoA-ն TCA ցիկլում և սկսում գործընթացը:

Սովորաբար բջիջն ունի հավասարակշռությունացետիլ-SCoA-ի (գլյուկոզայից, ճարպաթթուներից կամ ամինաթթուներից) առաջացման և օքսալացետատի քանակի միջև: Օքսալացետատի աղբյուրներն են

1)Պիրուվիկ թթուձևավորված գլյուկոզայից կամ ալանինից,

Օքսալացետատի սինթեզը պիրվատից

Ֆերմենտների գործունեության կարգավորումը պիրուվատ կարբոքսիլազմասնակցությամբ իրականացվող ացետիլ-SCoA. Ալոստերիկ է ակտիվացնողֆերմենտը, և առանց դրա պիրուվատ կարբոքսիլազը գործնականում անգործուն է: Երբ ացետիլ-SCoA-ն կուտակվում է, ֆերմենտը սկսում է աշխատել և առաջանում է օքսալացետատ, բայց, իհարկե, միայն պիրուվատի առկայության դեպքում։

2) ստացական-ից ասպարտիկ թթուտրանսամինացիայի կամ AMP-IMP ցիկլի արդյունքում,

3) գալիս է մրգային թթուներինքնին ցիկլը (սուկինին, α-կետօղլուտարիկ, խնձորաթթու, կիտրոն), որը ձևավորվել է ամինաթթուների կատաբոլիզմի կամ այլ գործընթացների ժամանակ։ Մեծամասնությունը ամինաթթուներիրենց կատաբոլիզմի ընթացքում նրանք կարողանում են վերածվել TCA ցիկլի մետաբոլիտների, որոնք այնուհետև անցնում են օքսալացետատի, որը նույնպես պահպանում է ցիկլի ակտիվությունը։

TCA ցիկլի մետաբոլիտների ավազանի համալրում ամինաթթուներից

Ցիկլի համալրման ռեակցիաները նոր մետաբոլիտներով (օքսալացետատ, ցիտրատ, α-կետօղլուտարատ և այլն) կոչվում են. անապլերոտիկ.

Օքսալացետատի դերը նյութափոխանակության մեջ

Նշանակալից դերի օրինակ օքսալացետատծառայում է կետոնային մարմինների սինթեզի ակտիվացմանը և ketoacidosisարյան պլազմա ժամը անբավարարօքսալացետատի քանակը լյարդի մեջ. Այս պայմանը նկատվում է ինսուլինակախված շաքարային դիաբետի (1-ին տիպի շաքարախտ) դեկոմպենսացիայի ժամանակ և ծոմապահության ժամանակ։ Այս խանգարումներով լյարդում ակտիվանում է գլյուկոնեոգենեզի գործընթացը, այսինքն. օքսալացետատից և այլ մետաբոլիտներից գլյուկոզայի ձևավորում, ինչը հանգեցնում է օքսալացետատի քանակի նվազմանը: Ճարպաթթվի օքսիդացման միաժամանակյա ակտիվացումը և ացետիլ-SCoA-ի կուտակումը առաջացնում են ացետիլային խմբի օգտագործման պահուստային ուղի. կետոնային մարմինների սինթեզ. Այս դեպքում օրգանիզմում զարգանում է արյան թթվայնացում ( ketoacidosis) բնորոշ կլինիկական պատկերով՝ թուլություն, գլխացավ, քնկոտություն, մկանային տոնուսի, մարմնի ջերմաստիճանի և արյան ճնշման նվազում։

TCA ցիկլի ռեակցիաների արագության փոփոխությունները և որոշակի պայմաններում կետոնային մարմինների կուտակման պատճառները

Օքսալացետատի մասնակցությամբ կարգավորման նկարագրված մեթոդը գեղեցիկ ձևակերպման օրինակ է»: Ճարպերը այրվում են ածխաջրերի կրակի մեջ«Դա ենթադրում է, որ գլյուկոզայի «այրման բոցը» հանգեցնում է պիրուվատի առաջացմանը, իսկ պիրուվատը վերածվում է ոչ միայն ացետիլ-SCoA-ի, այլ նաև. օքսալացետատ.Օքսալացետատի առկայությունը ապահովում է ացետիլ խմբի ընդգրկումը, որը ձևավորվում է ճարպաթթուներացետիլ-SCoA-ի տեսքով՝ TCA ցիկլի առաջին ռեակցիայում։

Ճարպաթթուների լայնածավալ «այրման» դեպքում, որը մկաններում նկատվում է ժամանակ ֆիզիկական աշխատանքև լյարդի մեջ ծոմապահությունացետիլ-SCoA-ի մուտքի արագությունը TCA ցիկլային ռեակցիա ուղղակիորեն կախված կլինի օքսալացետատի (կամ օքսիդացված գլյուկոզայի) քանակից:

Եթե ​​oxaloacetate-ի քանակը հեպատոցիտբավարար չէ (գլյուկոզա չկա կամ այն ​​չի օքսիդացվում պիրուվատի), ապա ացետիլ խումբը կանցնի կետոնային մարմինների սինթեզին։ Սա տեղի է ունենում, երբ երկարատև ծոմապահությունԵվ 1-ին տիպի շաքարային դիաբետ.

Այնուհետև մտնում է PVK դեհիդրոգենազի ռեակցիայի մեջ ձևավորված ացետիլ-SCoA tricarboxylic թթու ցիկլը(TCA ցիկլ, կիտրոնաթթվի ցիկլ, Կրեբսի ցիկլ): Բացի պիրուվատից, ցիկլը ներառում է ամինաթթուների կամ այլ նյութերի կատաբոլիզմից առաջացող keto թթուներ:

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլը

Ցիկլը շարունակվում է միտոքոնդրիալ մատրիցաև ներկայացնում է օքսիդացումմոլեկուլները ացետիլ-SCoAութ անընդմեջ ռեակցիաներում:

Առաջին ռեակցիայում նրանք կապում են ացետիլԵվ օքսալացետատ(օքսալոքացախաթթու) առաջանալ ցիտրատ(կիտրոնաթթու), ապա տեղի է ունենում կիտրոնաթթվի իզոմերիացում իզոցիտրատև երկու ջրազրկման ռեակցիա՝ CO 2-ի միաժամանակյա արտազատմամբ և NAD-ի նվազեցմամբ:

Հինգերորդ ռեակցիայում ձևավորվում է GTP, սա է ռեակցիան սուբստրատի ֆոսֆորիլացում. Հաջորդաբար, հաջորդաբար տեղի է ունենում FAD-ից կախված ջրազրկում սուկցինացնել(սուկինինաթթու), խոնավացում ֆումարովանթթու դեպի մալատ(խնձորաթթու), այնուհետև ձևավորվում է NAD-ից կախված ջրազրկում օքսալացետատ.

Արդյունքում, ցիկլի ութ ռեակցիաներից հետո կրկինառաջանում է օքսալացետատ .

Վերջին երեք ռեակցիաները կազմում են այսպես կոչված կենսաքիմիական մոտիվ(FAD-կախված ջրազրկում, խոնավացում և NAD-ից կախված ջրազրկում, այն օգտագործվում է սուկինատային կառուցվածքում keto խումբ ներմուծելու համար: Այս մոտիվը առկա է նաև ճարպաթթուների β-օքսիդացման ռեակցիաներում: Հակառակ հերթականությամբ (կրճատում, դեխոնավացում և նվազեցում) այս մոտիվը նկատվում է ճարպաթթուների սինթեզի ռեակցիաներում։

TsTK-ի գործառույթները

1. Էներգիա

• սերունդ ջրածնի ատոմներշնչառական շղթայի աշխատանքի համար, մասնավորապես՝ NADH-ի երեք մոլեկուլ և FADH2-ի մեկ մոլեկուլ,
• մեկ մոլեկուլի սինթեզ GTF(համարժեք ATP):

2. Անաբոլիկ. ՏԿԿ-ում ձևավորվում են

• հեմի նախադրյալ սուկցինիլ-SCoA,
• keto թթուներ, որոնք կարող են վերածվել ամինաթթուների. α-ketoglutarateգլուտամիկ թթվի համար, օքսալացետատասպարաթթվի համար,
• կիտրոնի թթու, օգտագործվում է ճարպաթթուների սինթեզի համար,
• օքսալացետատ, օգտագործվում է գլյուկոզայի սինթեզի համար։

TCA ցիկլի անաբոլիկ ռեակցիաները

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլի կարգավորումը

Ալոստերիկ կարգավորում

TCA ցիկլի 1-ին, 3-րդ և 4-րդ ռեակցիաները կատալիզացնող ֆերմենտները զգայուն են. ալոստերիկ կարգավորումմետաբոլիտներ:

Օքսալացետատի առկայության կարգավորում

ՀիմնականԵվ հիմնական TCA ցիկլի կարգավորիչը օքսալացետատն է, ավելի ճիշտ՝ դրա հասանելիությունը: Օքսալոացետատի առկայությունը ներգրավում է ացետիլ-SCoA-ն TCA ցիկլում և սկսում գործընթացը:

Սովորաբար բջիջն ունի հավասարակշռությունացետիլ-SCoA-ի (գլյուկոզայից, ճարպաթթուներից կամ ամինաթթուներից) առաջացման և օքսալացետատի քանակի միջև: Օքսալացետատի աղբյուրներն են

1)Պիրուվիկ թթուձևավորված գլյուկոզայից կամ ալանինից,

Օքսալացետատի սինթեզը պիրվատից

Ֆերմենտների գործունեության կարգավորումը պիրուվատ կարբոքսիլազմասնակցությամբ իրականացվող ացետիլ-SCoA. Ալոստերիկ է ակտիվացնողֆերմենտը, և առանց դրա պիրուվատ կարբոքսիլազը գործնականում անգործուն է: Երբ ացետիլ-SCoA-ն կուտակվում է, ֆերմենտը սկսում է աշխատել և առաջանում է օքսալացետատ, բայց, իհարկե, միայն պիրուվատի առկայության դեպքում։

2) ստացական-ից ասպարտիկ թթուտրանսամինացիայի կամ AMP-IMP ցիկլի արդյունքում,

3) գալիս է մրգային թթուներինքնին ցիկլը (սուկինին, α-կետօղլուտարիկ, խնձորաթթու, կիտրոն), որը ձևավորվել է ամինաթթուների կատաբոլիզմի կամ այլ գործընթացների ժամանակ։ Մեծամասնությունը ամինաթթուներիրենց կատաբոլիզմի ընթացքում նրանք կարողանում են վերածվել TCA ցիկլի մետաբոլիտների, որոնք այնուհետև անցնում են օքսալացետատի, որը նույնպես պահպանում է ցիկլի ակտիվությունը։

TCA ցիկլի մետաբոլիտների ավազանի համալրում ամինաթթուներից

Ցիկլի համալրման ռեակցիաները նոր մետաբոլիտներով (օքսալացետատ, ցիտրատ, α-կետօղլուտարատ և այլն) կոչվում են. անապլերոտիկ.

Օքսալացետատի դերը նյութափոխանակության մեջ

Նշանակալից դերի օրինակ օքսալացետատծառայում է կետոնային մարմինների սինթեզի ակտիվացմանը և ketoacidosisարյան պլազմա ժամը անբավարարօքսալացետատի քանակը լյարդի մեջ. Այս պայմանը նկատվում է ինսուլինակախված շաքարային դիաբետի (1-ին տիպի շաքարախտ) դեկոմպենսացիայի ժամանակ և ծոմապահության ժամանակ։ Այս խանգարումներով լյարդում ակտիվանում է գլյուկոնեոգենեզի գործընթացը, այսինքն. օքսալացետատից և այլ մետաբոլիտներից գլյուկոզայի ձևավորում, ինչը հանգեցնում է օքսալացետատի քանակի նվազմանը: Ճարպաթթվի օքսիդացման միաժամանակյա ակտիվացումը և ացետիլ-SCoA-ի կուտակումը առաջացնում են ացետիլային խմբի օգտագործման պահուստային ուղի. կետոնային մարմինների սինթեզ. Այս դեպքում օրգանիզմում զարգանում է արյան թթվայնացում ( ketoacidosis) բնորոշ կլինիկական պատկերով՝ թուլություն, գլխացավ, քնկոտություն, մկանային տոնուսի, մարմնի ջերմաստիճանի և արյան ճնշման նվազում։

TCA ցիկլի ռեակցիաների արագության փոփոխությունները և որոշակի պայմաններում կետոնային մարմինների կուտակման պատճառները

Օքսալացետատի մասնակցությամբ կարգավորման նկարագրված մեթոդը գեղեցիկ ձևակերպման օրինակ է»: Ճարպերը այրվում են ածխաջրերի կրակի մեջ«Դա ենթադրում է, որ գլյուկոզայի «այրման բոցը» հանգեցնում է պիրուվատի առաջացմանը, իսկ պիրուվատը վերածվում է ոչ միայն ացետիլ-SCoA-ի, այլ նաև. օքսալացետատ.Օքսալացետատի առկայությունը ապահովում է ացետիլ խմբի ընդգրկումը, որը ձևավորվում է ճարպաթթուներացետիլ-SCoA-ի տեսքով՝ TCA ցիկլի առաջին ռեակցիայում։

Ճարպաթթուների լայնածավալ «այրման» դեպքում, որը մկաններում նկատվում է ժամանակ ֆիզիկական աշխատանքև լյարդի մեջ ծոմապահությունացետիլ-SCoA-ի մուտքի արագությունը TCA ցիկլային ռեակցիա ուղղակիորեն կախված կլինի օքսալացետատի (կամ օքսիդացված գլյուկոզայի) քանակից:

Եթե ​​oxaloacetate-ի քանակը հեպատոցիտբավարար չէ (գլյուկոզա չկա կամ այն ​​չի օքսիդացվում պիրուվատի), ապա ացետիլ խումբը կանցնի կետոնային մարմինների սինթեզին։ Սա տեղի է ունենում, երբ երկարատև ծոմապահությունԵվ 1-ին տիպի շաքարային դիաբետ.

Նյութափոխանակություն

Նյութափոխանակությունը էներգիայի փոխանակումն է, որը տեղի է ունենում մեր մարմնում: Մենք ներշնչում ենք թթվածին և արտաշնչում ածխաթթու գազ։ Միայն կենդանի էակը կարող է ինչ-որ բան վերցնել շրջակա միջավայրից և վերադարձնել այն այլ ձևով:

Ասենք որոշեցինք նախաճաշել ու հաց ու հավ կերանք։ Հացը ածխաջրեր է, հավը՝ սպիտակուցներ։
Այս ընթացքում մարսված ածխաջրերը կքայքայվեն մոնոսաքարիդների, իսկ սպիտակուցները՝ ամինաթթուների։
Սա նախնական փուլն է՝ կատաբոլիզմ։ Այս փուլում բարդ կառուցվածքները բաժանվում են ավելի պարզների:

Նաև որպես օրինակ կարող ենք բերել մաշկի մակերեսի նորացումը։ Նրանք անընդհատ փոխվում են։ Երբ մաշկի վերին շերտը մահանում է, մակրոֆագները հեռացնում են մահացած բջիջները և նոր հյուսվածքներ են առաջանում։ Այն ստեղծվում է օրգանական միացություններից սպիտակուցներ հավաքելով: Սա տեղի է ունենում ռիբոսոմներում: Պարզից (ամինաթթուներից) բարդ կազմի (սպիտակուցի) առաջացման գործողությունների ամբողջությունը կոչվում է անաբոլիզմ։

Անաբոլիզմ:

• բարձրություն,
• աճ,
• երկարաձգում։

Կատաբոլիզմ:

• պառակտում,
• բաժանում,
• նվազում.

Անունը կարող եք հիշել՝ դիտելով «Anabolics» ֆիլմը։ Այնտեղ մենք խոսում ենք այն մարզիկների մասին, ովքեր օգտագործում են անաբոլիկ դեղամիջոցներ մկանային զանգվածի աճի և մեծացման համար։

Ի՞նչ է Կրեբսի ցիկլը:

20-րդ դարի 30-ական թվականներին գիտնական Հանս Քրեբսն ուսումնասիրել է միզանյութը։ Հետո նա տեղափոխվում է Անգլիա և գալիս այն եզրակացության, որ մեր օրգանիզմում կատալիզացվում են որոշակի ֆերմենտներ։ Դրա համար նա արժանացել է Նոբելյան մրցանակի։

Մենք էներգիա ենք ստանում արյան կարմիր բջիջներում պարունակվող գլյուկոզայից։ Միտոքոնդրիան օգնում է դեքստրոզը վերածել էներգիայի: Վերջնական արտադրանքն այնուհետև վերածվում է ադենոզին տրիֆոսֆատի կամ ATP: ATP-ն մարմնի հիմնական արժեքն է: Ստացված նյութը էներգիայով հագեցնում է մեր մարմնի օրգանները։ Գլյուկոզան ինքնին չի կարող վերածվել ATP-ի, դա պահանջում է բարդ մեխանիզմներ: Այս անցումը կոչվում է Կրեբսի ցիկլ:

Կրեբսի ցիկլը-Սրանք մշտական ​​քիմիական փոխակերպումներ են, որոնք տեղի են ունենում յուրաքանչյուր կենդանի էակի ներսում: Սա կոչվում է այն պատճառով, որ ընթացակարգը կրկնվում է առանց դադարեցնելու: Այս երեւույթի արդյունքում մենք ձեռք ենք բերում մեզ համար կենսական նշանակություն ունեցող ադենոզին տրիֆոսֆորաթթու։

Կարեւոր պայման է բջջային շնչառությունը: Թթվածինը պետք է առկա լինի բոլոր փուլերում։ Այս փուլում տեղի է ունենում նաև նոր ամինաթթուների և ածխաջրերի ստեղծում։ Այս տարրերը մարմնի կառուցման դեր են խաղում, կարելի է ասել, որ այս երևույթը մեկ այլ նշանակալի դեր է խաղում. Որպեսզի այդ գործառույթներն արդյունավետ լինեն, անհրաժեշտ են այլ միկրո և մակրոէլեմենտներ և վիտամիններ: Եթե ​​կա առնվազն մեկ տարրի պակաս, օրգանների աշխատանքը խաթարվում է։

Կրեբսի ցիկլի փուլերը

Այստեղ գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլը բաժանված է պիրուվիթթվի երկու մասի։ Այն նյութափոխանակության գործընթացի կարևոր օղակ է և դրանից է կախված լյարդի աշխատանքը։ Այն հայտնաբերվել է բազմաթիվ մրգերի և հատապտուղների մեջ: Այն հաճախ օգտագործվում է կոսմետիկ նպատակներով։ Արդյունքում կաթնաթթուն դեռ կարող է հայտնվել։ Այն հայտնաբերված է արյան բջիջներում, ուղեղում և մկաններում։ Այնուհետև մենք ստանում ենք կոֆերմենտ A: Նրա գործառույթը ածխածնի տեղափոխումն է մարմնի տարբեր մասեր: Օքսալատի հետ զուգակցվելիս մենք ստանում ենք ցիտրատ: Կոֆերմենտ A-ն ամբողջությամբ քայքայվում է, և մենք ստանում ենք նաև ջրի մոլեկուլ։

Երկրորդում ջուրը բաժանվում է ցիտրատից։ Արդյունքում առաջանում է ակատինային միացություն, որը կօգնի իզոցիտրատ ստանալուն։ Այսպիսով, օրինակ, մենք կարող ենք պարզել մրգերի և հյութերի, նեկտարների որակը։ Ձևավորվում է NADH - անհրաժեշտ է օքսիդատիվ գործընթացների և նյութափոխանակության համար:
Տեղի է ունենում ջրի հետ զուգակցվելու պրոցեսը և ազատվում է ադենոզին տրիֆոսֆատի էներգիան։ Օքսալոցետատի պատրաստում. Գործառույթները միտոքոնդրիայում.

Ի՞նչ պատճառներով է դանդաղում էներգիայի նյութափոխանակությունը:

Մեր մարմինը կարող է հարմարվել սննդին, հեղուկին և մեր շարժմանը: Այս բաները մեծապես ազդում են ձեր նյութափոխանակության վրա:
Նույնիսկ այդ հեռավոր ժամանակներում մարդկությունը գոյատևեց դժվար եղանակային պայմաններում՝ հիվանդություններով, սովով և բերքի անբավարարությամբ: Այժմ բժշկությունն առաջ է շարժվել, ուստի զարգացած երկրներում մարդիկ սկսել են ավելի երկար ապրել և ավելի լավ գումար վաստակել՝ առանց իրենց ողջ ուժը դրա վրա դնելու։ Մեր օրերում մարդիկ ավելի հաճախ են օգտագործում ալյուր և քաղցր հրուշակեղեն և քիչ են մարզվում։ Այս կենսակերպը հանգեցնում է տարրերի աշխատանքի դանդաղմանը։

Դրանից խուսափելու համար նախ պետք է սննդակարգում ներառել ցիտրուսային մրգեր։ Դրանք պարունակում են վիտամինների և այլ կարևոր նյութերի համալիր։ Նրա բաղադրության մեջ պարունակվող կիտրոնաթթուն կարևոր դեր է խաղում։ Այն դեր է խաղում բոլոր ֆերմենտների քիմիական փոխազդեցության մեջ և անվանվել է Կրեբսի ցիկլի անունով։

Ցիտրուսային մրգեր ուտելը կօգնի լուծել էներգետիկ փոխազդեցության խնդիրը, նաև եթե պահպանեք առողջ ապրելակերպ։ Նարինջ և մանդարին հաճախ չի կարելի ուտել, քանի որ դրանք կարող են գրգռել ստամոքսի պատերը։ Ամեն ինչից մի քիչ:

Կրեբսի ցիկլը

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլը (Կրեբսի ցիկլը, ցիտրատային ցիկլ) - կատաբոլիզմի ընդհանուր ուղու կենտրոնական մասը, ցիկլային կենսաքիմիական աերոբիկ պրոցես, որի ընթացքում ածխաջրերի, ճարպերի և սպիտակուցների տրոհման ժամանակ կենդանի օրգանիզմներում ձևավորված երկու և երեք ածխածնային միացությունների փոխակերպումը տեղի է ունենում CO 2-ի: Այս դեպքում ազատված ջրածինը ուղարկվում է հյուսվածքների շնչառական շղթա, որտեղ այն հետագայում օքսիդացվում է ջրի մեջ՝ անմիջականորեն մասնակցելով էներգիայի ունիվերսալ աղբյուրի՝ ATP-ի սինթեզին։

Կրեբսի ցիկլը թթվածին օգտագործող բոլոր բջիջների շնչառության առանցքային փուլն է, որը մարմնում շատ նյութափոխանակության ուղիների հատումն է: Բացի էներգիայի նշանակալի դերից, ցիկլը ունի նաև զգալի պլաստիկ ֆունկցիա, այսինքն՝ այն պրեկուրսորային մոլեկուլների կարևոր աղբյուր է, որից կենսաքիմիական այլ փոխակերպումների ժամանակ սինթեզվում են բջջի կյանքի համար կարևոր միացություններ, ինչպիսիք են. ամինաթթուներ, ածխաջրեր, ճարպաթթուներ և այլն:

Կենդանի բջիջներում կիտրոնաթթվի փոխակերպման ցիկլը հայտնաբերել և ուսումնասիրել է գերմանացի կենսաքիմիկոս Հանս Կրեբսը, այս աշխատանքի համար նա (Ֆ. Լիպմանի հետ) արժանացել է Նոբելյան մրցանակի (1953 թ.)։

Կրեբսի ցիկլի փուլերը

	Սուբստրատներ	Ապրանքներ	Ֆերմենտ	Ռեակցիայի տեսակը	Մեկնաբանություն
1	Օքսալացետատ + Acetyl-CoA+ H2O	Ցիտրատ + CoA-SH	Ցիտրատ սինթազ	Ալդոլի խտացում	սահմանափակող փուլ փոխակերպում է C4 օքսալացետատը C6-ի
2	Ցիտրատ	cis-aconiat + H2O	aconitase	Ջրազրկում	շրջելի իզոմերացում
3	cis-aconiat + H2O	իզոցիտրատ		խոնավացում
4	Իսոցիտրատ +	իզոցիտրատ դեհիդրոգենազ	Օքսիդացում	Ձևավորվում է NADH (համարժեք է 2,5 ATP)
5	Օքսալոսուկցինատ		α-ketoglutarate + CO2	դեկարբոքսիլացում	շրջելի փուլ Ձևավորվում է C5
6	α-ketoglutarate + NAD++ CoA-SH	սուկցինիլ-CoA+ ՆԱԴՀ+Հ++ CO2	ալֆա-կետօղլուտարատ դեհիդրոգենազ	Օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացում	ձևավորվում է NADH (համարժեք 2,5 ATP), C 4 ճանապարհի վերականգնում (թողարկված CoA-ի կողմից)
7	սուկցինիլ-CoA+ ՀՆԱ + Pi	սուկցինատ + CoA-SH+ GTP	succinyl coenzyme A սինթետազ	սուբստրատի ֆոսֆորիլացում	կամ ADP ->ATP, Ձևավորվում է 1 ATP
8	սուկցինատ + ուբիկինոն (Q)	ֆումարատ + ուբիկինոլ (QH 2)	succinate dehydrogenase	Օքսիդացում	FAD-ն օգտագործվում է որպես պրոթեզային խումբ (FAD->FADH 2 ռեակցիայի առաջին փուլում) ֆերմենտում, ձևավորվում է 1,5 ATP-ի համարժեքը
9	ֆումարատ + H2O	Լ- մալատ	ֆումարազ	H 2 O-հավելում (խոնավացում)
10	Լ-մալատ + NAD+	օքսալացետատ + NADH+H+	մալատային դեհիդրոգենազ	օքսիդացում	Ձևավորվում է NADH (համարժեք է 2,5 ATP)

Կրեբսի ցիկլի մեկ հեղափոխության ընդհանուր հավասարումը հետևյալն է.

Acetyl-CoA → 2CO 2 + CoA + 8e -

Նշումներ

Հղումներ

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ.

• Կալվինի ցիկլը
• Համֆրի ցիկլը

Տեսեք, թե ինչ է «Կրեբսի ցիկլը» այլ բառարաններում.

ԿՐԵԲՍԻ ՑԻԿԼ- (կիտրոնային և եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլ), կենսաքիմիական ռեակցիաների համակարգ, որի միջոցով ԷՈՒԿԱՐԻՈՏԱԿԱՆ օրգանիզմների մեծ մասը ստանում է իր հիմնական էներգիան սննդի օքսիդացման արդյունքում։ Հանդիպում է ՄԻՏՈՔՈՆԴՐԻԱՅԻ բջիջներում: Ներառում է մի քանի քիմիական... Գիտատեխնիկական հանրագիտարանային բառարան

Կրեբսի ցիկլը- Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլը, աերոբ օրգանիզմների բջիջներում հաջորդական ռեակցիաների ցիկլը, որի արդյունքում տեղի է ունենում ATP մոլեկուլների սինթեզ Կենսատեխնոլոգիայի թեմաներ EN Կրեբսի ցիկլը ... Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

Կրեբսի ցիկլը- - նյութափոխանակության ուղին, որը տանում է ացետիլ CoA-ի ամբողջական ոչնչացմանը մինչև վերջնական արտադրանքները՝ CO2 և H2O... Կենսաքիմիական տերմինների համառոտ բառարան

Կրեբսի ցիկլը- trikarboksirūgščių ciklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Baltymų, riebalų ir angliavandenių oksidacinio skaidymo organizme ciklas. ատիտիկմենիս՝ անգլ. կիտրոնաթթվի ցիկլը; Կրեբսի ցիկլը; tricarboxylic թթու ցիկլը rus. Կրեբսի ցիկլը; կիտրոնի ցիկլը... ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Կրեբսի ցիկլը- tricarboxylic acid (Krebs, citric acid) ցիկլ tricarboxylic թթու ցիկլ, Krebs ցիկլ. Աերոբ օրգանիզմներում (eu և պրոկարիոտներ) նյութափոխանակության ռեակցիաների կարևորագույն ցիկլային հաջորդականությունը, որի արդյունքում հաջորդական... ... Մոլեկուլային կենսաբանություն և գենետիկա. Բառարան.

ԿՐԵԲՍԻ ՑԻԿԼ- նույնը, ինչ եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլը... Բնական գիտություն. Հանրագիտարանային բառարան

Կրեբսի ցիկլը, կիտրոնաթթվի ցիկլը- ռեակցիաների բարդ ցիկլ, որտեղ ֆերմենտները գործում են որպես կատալիզատորներ. այս ռեակցիաները տեղի են ունենում բոլոր կենդանիների բջիջներում և բաղկացած են ացետատի տարրալուծումից թթվածնի առկայության դեպքում էներգիայի արտազատմամբ՝ ATP-ի տեսքով (էլեկտրոնների փոխանցման շղթայի միջոցով) և... ... Բժշկական տերմիններ

ԿՐԵԲՍԻ ՑԻԿԼ, ԿԻՏՐՈՆԱԹԹՎԻ ՑԻԿԼ- (կիտրոնաթթվի ցիկլ) ռեակցիաների բարդ ցիկլ, որտեղ ֆերմենտները գործում են որպես կատալիզատորներ. Այս ռեակցիաները տեղի են ունենում բոլոր կենդանիների բջիջներում և բաղկացած են ացետատի տարրալուծումից թթվածնի առկայությամբ՝ էներգիայի արտազատմամբ՝ ATP-ի տեսքով (փոխանցման շղթայի միջոցով... ... Բժշկության բացատրական բառարան

ԿՐԵԲՍԻ ՑԻԿԼԸ (եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլ- կիտրոնաթթվի ցիկլը) բարդ ցիկլային ֆերմենտային գործընթաց է, որի ընթացքում պիրուվիթթուն օքսիդացվում է մարմնում՝ արտադրելով ածխածնի երկօքսիդ, ջուր և էներգիա՝ ATP-ի տեսքով. կենտրոնական դիրք է զբաղեցնում ընդհանուր համակարգում... ... Բուսաբանական տերմինների բառարան

Տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլը- Ցիկլ... Վիքիպեդիա