Г. Охарактеризуйте процесс, в котором происходит данная реакция.

Это 1 реакция глюконеогенеза. Пируват, образующийся из лактата или из некоторых аминокислот, транспортируется в матрикс митохондрий и там карбоксилируется с образованием оксалоацетата. Пируваткарбоксилаза, катализирующая данную реакцию – митохондриальный фермент, коферментом которого является биотин. Данная реакция идет в клетке постоянно. Реакция протекает с использованием АТФ. Дальнейшее превращение оксалоацетата протекает в цитозоле.

А. Класс – Лигазы. Название фермента - пируваткарбоксилаза.

Лигазы катализируют реакции присоединения друг к другу двух молекул с образованием ковалент-ной связи. Этот процесс сопряжён с разрывом фосфоэфирной связи в молекуле АТФ (или других нуклеозидтрифосфатов) или с разрывом макроэргических связей других соединений. В первом случае (при использовании энергии гидролиза АТФ) такие ферменты называют ли-газами, или синтетазами.

Пируваткарбоксилаза обнаружена только у животных. Фермент состоит из 4 тетрамеров, содержащих по 4 идентичные субъединицы. Каждый тетрамер содержит одну молекулу биотина и один ион Mn2+. Для пируваткарбоксилазы характерна аллостерическая регуляция активности (регуляторный участок находится не на той субъединице, где находится активный центр фермента).

Б. Витамин Н, Биотин, в его основе строения лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединяется молекула мочевины, а бьоковая цепь представлена валерьяновой кислотой. Источники: содержится почтиво всех продуктах животного и растительного происхождения, наиболее богаты печень, почки, молоко, желток яйца, небольшое количество синтезируется кишечной флорой в кишечнике. Суточная потребность не превышает 10 мкг. Биолгическая роль: учавствует в образовании активной формы СО2. Также используется в образовании малонил-КоА из ацетил-КоА.

кофермент – карбоксибиотин; В тканях свободный биотин связывается с ε-NH2-группой лизина, находящегося в активном центре “биотиновых” ферментов. Его коферментной формой считается N5-карбоксибиотин. Кофермент биотина способствует усвоению тканями углекислоты (точнее ионов гидрокарбоната). Карбоксибиотин участвует в синтезе пуринов (аденина и гуанина) реакция карбоксилирования, при переносе СО2, в составе пируваткарбоксилазы, ацетил~КоА-карбоксилазы (синтез малонил~SKoA), пропионил~КоА-карбоксилазы, а также в других многочисленных реакциях. Тем самым, биотин обеспечивает протекание глюконеогенеза, синтез жирных кислот, окисление остатков пропионовой кислоты в цикле Кребса (т.е. окисление жирных кислот с нечетным числом атомов углерода).

Биологическая роль: является коферментом ферментов карбоксилирования, транскарбоксилирования (т.е. участвует в активировании и переносе СО₂):

В. Пируваткарбоксилаза является высокоспецифичным ферментом, катализирующим уникальную реакцию усвоения СО2 в организме животных.

Сущность реакции сводится к пополнению запасов оксалоацетата (щавелевоуксусная кислота) в лимоннокислом цикле (так называемые «анаплеротические», «пополняющие» реакции), т.е. его синтезу из СО2 и пирувата. Реакция протекает в две стадии: на первой стадии, связанной с затратой энергии, СО2 подвергается активированию, т.е. ковалентному связыванию с биотином в активном центре фермента (Е-биотин). На второй стадии СО2 из комплекса переносится на пируват с образованием оксалоацетата и освобождением фермента.

Значение реакции: Перенос СО₂ – группы на пируват с образованием оксалоацетата, необходимого для функции ЦТК и биосинтеза глюкозы путем глюконеогенеза, также для синтеза ряда аминокислот, превращении ацетил- КоА в малонил-КоА при биосинтезе ВЖК.

Функции биотина: Входит в состав ферментов, регулирующих белковый и жировой баланс, обладает высокой активностью. Участвует в синтезе глюкокиназы — фермента, регулирующего обмен углеводов.

Является коферментом различных ферментов, в том числе и транскарбоксилаз. Участвует в синтезе пуриновых нуклеотидов. Является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена. С участием биотина протекают реакции активирования и переноса СО2

Г. Это Первая необратимая реакция глюконеогенеза. Митохондриальный фермент пируваткарбоксилаза, для активности которой необходим кофермент биотин, превращает пируват в оксалоацетат. Биотин является переносчиком активированного бикарбоната.

Некоторые ткани, например мозг, нуждаются в посоянном поступлении глюкозы.Когда поступление углеводов в составе пищи недостаточно, содержание глюкозы в крови некоторое время поддерживается в пределах нормы за сет расщепления гликоге в печени. Однако запасы гликогена в печени не велики и они исчерпываются после суточного голодания. В этом случае в печени начинается синтез глюкозы de novo – глюконеогенез. Глюконеогенез – процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Его основной функцией является поддержание уровня глюкоззы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. Процесс протекает в печени и менее интенсивно в корковом веществе почек, а так же в слизистой оболочке кишечника. Глюконеогенез происходит в митохондриях. Его первичные субстраты – лактат, аинокислоты и глицерол.

44

Гипоэнергетическое состояние может возникнуть вследствие дефицита витамина В₁.

А. Укажите энзимы и реакции общего пути катаболизма (покажите на картах метаболизма), которые блокируются при гиповитаминозе В₁.

Б. Назовите кофермент, образуемый витамином В_1, опишите его структуру.

В. Опишите механизм участия В₁-зависимых коферментов в данных реакциях (на примере одной из них).