В. Объясните причину глубоких нарушений энергетического обмена у людей с генетическим дефектом пируваткарбоксилазы.

 

 

А. В цитозоле пировиноградная кислота может появиться при окислении молочной кислоты и в реакции трансаминированияаланина. После этого пируват симпортом с ионами Н+, движущимися по протонному градиенту, проникает в митохондрии. В митохондриях  пируваткарбоксилаза превращает пировиноградную кислоту в оксалоацетат. Пируваткарбоксилаза – митохондриальный фермент, аллостерическим активатором которого является ацетил-KоА. в отсутствии ацетил-КоА пируваткарбоксилаза  почти полностью лишена активности.

Пируват + СО2 +АТФ +Н2О →Оксалоацетат + АДФ+Фн   

Пируваткарбоксилазная реакция идет в клетке постоянно, так как оксалоацетат является главным регулятором скорости ЦТК. Реакция называется анаплеротической (пополняющей) реакцией ЦТК.

Б. Кофермент реакции – карбоксибиотин (активная форма витамина Н, биотина). По своему строению он представляет собой биотин, замещенный карбоксильной группой по 5-N-положению.

Молекула витамина Н состоит из имидазольного и тетрагидротиофенового колец, боковая цепь представлена валериановой кислотой. N1-имидазольного кольца является местом карбоксилирования. В результате фосфорилирования

HCO3– под действием АТР получается смешанный ангидрид (карбоксифосфат); затем биотин вытесняет фосфат, и образуется карбоксибиотин.

Биохимические функции. Витамин Н способствует усвоению тканями ионов бикарбоната (но не СО2) и активирует реакции карбоксилирования и транскарбоксилирования в составе следующих карбоксибиотинил-ферментов:

1. Пируваткарбоксилазы – фермента, катализирующего АТФ-зависимое образование оксалацетата из пирувата и НСО3-

2. Ацетил-КоА-карбоксилазы -первого фермента в реакциях биосинтеза жирных кислот. Активная форма энзима представляет собой множество длинных мономерных нитей. При ферментативном катализе отдаётся карбоксильная группа бикарбоната ацетил-коэнзиму А с образованием малонил-КоА

3.Пропионил-КоА-карбоксилазы – фермента, участвующего в окислении жирных кислот с нечётным числом атомов углерода. При этом происходит стереоспецифический перенос активированной карбоксильной группы от карбоксибиотина к пропионил-КоА с образованиемметилмалонил-КоА

Суточная потребность: 150-200 мкг.

Источники: Из пищевых продуктов витамин содержат печень, почки, горох, соя, цветная капуста, грибы. Также он синтезируется кишечной микрофлорой

В. В результате генетического дефекта пируваткарбоксилазы нарушается образование оксалоацетата, который запускает ЦТК, и поэтому возникает дефицит АТФ в организме (гипоэнергетическое состояние).

Гипоэнергетические состояния - это разнообразные по этиологии состояния, при которых снижается синтез АТФ.

 

Наиболее частые причины гипоэнергетических состояний:

1.гипоксия, возникновение которой в свою очередь связано с нарушением:

-поступления кислорода в кровь, что наблюдается при недостаточности О2 во вдыхаемом воздухе или нарушении легочной вентиляции;

- транспорта кислорода в ткани при нарушении кровообращения или снижении транспортной функции гемоглобина;

- функций митоходрий, вызванное действием ядов, разобщителей.

2.гиповитаминозы, так как в реакциях общих путей катаболизма и дыхательной цепи участвуют коферменты, содержащие витамины.

3.голодание (отсутствие пищевых веществ - субстратов окисления) также являетя причиной гипоэнергетического состояния. При длительном голодании уменьшается потребление кислорода тканями, так как снижена скорость реакций ЦТК.

 Кроме того, дефицит оксалоацетата (субстрата глюконеогенеза) приведет к развитию гипогликемии, поскольку снижается синтез глюкозы путем глюконеогенеза.

Гипогликемия — патологическое состояние, характеризующееся снижением концентрации глюкозы в крови ниже 3,5 ммоль/л.

 

64

В ЦТК происходит окислительное декарбоксилирование α-кетокислоты. Укажите известную Вам реакцию декарбоксилирования α-кетокислоты в цикле Кребса.