Увеличение концентрации субстрата активирует энзим.

            Аконитаза                  Изоцитратдегидрогеназа

А. Цитрат              изоцитрат                                  а-кетоглутарат

                                                             

                                                       НАД       НАДН₂

                                                         

 

                       2е-

2 реакция ЦТК. Превращение цитрата в изоцитрат. Обратимое превращение. Фермент, катализирующий эту реакцию-аконитаза, тюкю образуется промежуточный продукт цис-аконитовая кислота. Но это соединение не образуется в свободном виде, так как не отделяется от активного центра фермента до завершения реакции.

3 реакция ЦТК. Окислительное декарбоксилирование изоцитрата. Эту реакцию катализирует фермент – изоцитратдегидрогеназа. Существуют 2 формы этого ферменты: одна качестве кофермента НАД=, вторая НАДФ+. НАД-зависимый фермент локализован в митохондриях и учавствует в ЦТК. (НАДФ-зависимый фермент, присутствующий и в митохондриях, и в цитоплазме, играет иную метаболическую роль). В результатедействия этого фермента на изоцитрат образуется α-кетоглутарат. Реакция катализируемая НАД – зависимой изоцитратдегидрогеназой – самая медленная реакция цитратного цикла. АДФ(аденозиндифосфат) - аллостерический активатор фермента.

Б.  НАДН₂                QH₂                       цитохром с

                НАДН-дегид-     цитохром-с-                 цитохром-с-окси-

                рогеназа (ФМН Н₂), редуктаза                              даза (а, а3)

            1/2 О₂         Н₂О.

Переноси электронов от НАДН к О2 включает ряд переносчиков, которые локализованы во внутренней мембране митохондрий.

НАДН-дегидрогеназа состоит из нескольких полипептидных цепей. Роль простетической группы играет ФМН. Единственный субстрат фермента НАДН, с которого 2 электрона и протон переносятся на ФМН с образованием ФМНН2. Второй протон поглощается из матрикса. С ФМНН2 электроны переносятся на ряд железо-серных белков, играющих роль второй простетической группы в молекуле НАДН-дегидрогеназы. Атомы железа в этих белках собраны в несколько групп, так называемых железо-серных центров. Fe-S- центры входят в состав многих белков, учавствующих в окислительно восстановительных реакциях. НАДН-дегидрогеназа содержит несколько железо-серных центров, атомы железа в них могут принимать и отдавать электроныпоочередно, переходя из в ферро(Fe +2) и ферри(Fe +3) состояния. От железо-серных центров электроны переносятся на кофермент Q (убихинон). Убихинон выполняет коллекторную функцию, присоединяя электроны от дегидрогеназ. QH2-дегидрогеназа или коэнзим Q-цитохрос-с-редуктаза, комплекс 3 состоит из 2 типов цитохромов(b1 и b2) и цитохорма с1. QH2-дегидрогеназа переносит электроны от убихинола на цитохром с. Внутри комплекс 3 электроны передаются от цитохромов b на FeS-центры, на цитохром с1, а затем на цитохром с. Цитохромоксидаза (комплекс 4) состоит из 2 цитохромов типа аа3, каждый из которых имеет центр связывания с кислородом. Цитохромы а и а3 имеют характерную железопорфириновую простетическую группу, называемую гемом А. Гем А содержит формильную группу и углеводородную цепь. Также комплекс а-а3 характеризуется наличием ионов меди,связанных с белковой частью в СuA-центрах Перенос электронов комплексом а-а3 включает реакции:

Cu+→ Cu 2+ +e

Fe+→ Fe 3++ e

Комплекс цитохромов а-а3 непосредственно реагирует с молекулярным кислородом.

В. а, г (разобщители окислительного фосфорилирования).

-2,4-Динитрофенол протонируется в межмембранном пространстве, где концентрация протонов выше, и диффундирует через внутреннюю мембрану митохондрий в матрикс. В матриксе, где концентрация протонов ниже, 2,4-динитрофенол теряет протон, переходит в ионизированную форму и может возвращаться в межмембранное пространство. Таким образом, он снижает протонный градиент на мембранах митохондриий (и хлоропластов), уменьшая протон-движущую силу, которую клетка могла бы использовать для синтеза АТФ. Энергия протонного градиента, необходимая для синтеза АТФ, выделяется в виде тепла. Синтез АТФ прекращается.

-салициловая кислота относится к протонофорам, т.е. к разобщителям процессов окисления и фосфорилирования.

Протонофоры представляют собой слабые гидрофобные органические кислоты, которые в форме аниона (R-COO-) связывают протоны в межмембранном пространстве, диффундируют через мембрану и диссоциируют в матриксе с образованием протонов.

Г. Все соединения повышают. Процесс окисления любого субстрата сопровождается переносом электронов или атомов водорода, так наз. восстановительных эквивалентов, от соединения-донора к соединению-акцептору.

- 2,4-динитрофенол и Салициловая кислота- разобщители окислительного фосфорилирования (2), которые снижают продукцию АТФ, дефицит которого будет активировать окисление веществ, т.е. потребление кислорода. Интенсивность дыхания будет увеличиваться.

- АДФ- активирует ключевые ферменты ЦТК, а аткже действует по принципу дыхательного контроля. Дыхательный контроль – это прямое ингибирующее влияние электрохимического градиента на скорость движения электронов по дыхательной цепи (т.е. на величину дыхания). Когда АДФ увеличивается, что ускоряет дыхание и фосфорилирование.

-Цитрат запускает ЦТК (в - 5), следовательно увеличивает образование НАДН2 и ФАДН2, которые поступают в дыхательную для окисления.

Д. а,г-2 2,4-динитрофенол и салициловая кислота – разобщители окислительного фосфорилирования. Разобщители нарушают дыхательный контроль (т.е. стимулируют дыхание в отсутствие синтеза АТФ) и стимулируют гидролиз АТФ в митохондриях. Они снижают продукцию АТФ, дефицит которого будет активировать окисление веществ, т.е. потребление кислорода. Разобщителями являются вещества, которые могут переносить протоны (протонофоры) или другие ионы (ионофоры) через мембрану минуя каналы АТФ-синтетазы. В результате разобщения количество АТФ снижается, АДФ увеличивается, возрастает скорость потребления О2, окисления НАДН2, ФАДН2, а образовавшаяся свободная энергия выделяется в виде теплоты.

б – 3. АДФ - аллостерический активатор фермента НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы. Активирует ключевые ферменты ЦТК, а а ткже действует по принципу дыхательного контроля. Зависимость интенсивности дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем.

в - 5, Цитрат запускает ЦТК,следовательно увеличивает образование НАДН₂ и ФАДН₂, которые поступают в дыхательную для окисления. При увеличении концентрации субстрата скорость реакции вначале пропорционально возрастает, но при полном насыщении дальнейшее повышение концентрации субстрата либо не меняет скорость реакции, либо реакция тормозится

61