Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Позвольте представить Вашему вниманию учебно-сценический фильм на тему: «Челночные системы», подготовленный студентами 1 группы 4 курса ВБФ МГАВМиБ имени К.И. Скрябина под руководством доцента кафедры химии Зарудной Е.Н.
АКТ 1
Малат-аспартатная челночная система
Роли в фильме исполняют:
Пролог
М. и Ц. НАД: Мы – коферменты никотинзависимых дегидрогеназ и являемся первичным акцептором электронов в составе атомов водрода, коллектором энергии от всех окисляемых субстратов. Наше восстановление возможно в ряде катаболических реакций, протекающих как в митохондриальном матриксе, так и в цитозоле (продемонстрировать восстановление!)
Теперь мы восстановлены, и наша задача – выполнить главную функцию, передать электроны в митохондриальную дыхательную цепь.
М. НАДН + Н: У меня с этим нет проблем, т. к. моё восстановление происходит в реакциях, катализируемых ферментами либо ЦТК, либо в ПДГ комплексе, либо ферментом β-окисления жирных кислот, которые протекают в матриксе митохондрий в непосредственной близости от сайта моего связывания с 1-ым комплексом митохондриальной дыхательной цепи НАДН-убихинон-редуктазой.
Ц. НАДН + Н: Я восстановился в 6-ой реакции аэробного гликолиза, протекающей в цитозоли при окислении глицераль-альдегид-3-фосфата. К сожалению, я не могу самостоятельно отдать электроны в митохондриальную цепь, т. к. внутренняя мембрана митохондрий для меня непроницаема. Мне необходима помощь. Эту помощь мне могут оказать так называемые биохимически сложно устроенные челночные системы.
Оксалоацетет: я – Оксалоацетат, находясь в цитозоли, превращаюсь в малат (который способен проходить через внутреннюю мембрану митохондрий) с участием фермента малатдегидрогеназы и восстановленных эквивалентов от цитозольного НАДН + Н+. В матриксе малат окисляется под действием малатдегидрогеназы, и снова образуется оксалоацетат. При этом происходит восстановление матриксного НАД до НАДН + Н+, который может теперь передавать свои электроны в цепь дыхательных ферментов, локализованную на внутренней мембране митохондрий.
Ц. Малатдегидрогеназа и ее кофермент: мы – цитозольная малатдегидрогеназа и ее апофермент, наша задача – восстановить цитозольный оксалоацетат до малата.
М. Малатдегидрогеназа и ее кофермент: мы – митохондриальная малатдегидрогеназа и ее апофермент, нашей задачей является окисление митохондриального малата до оксалоацетата.
Глутамат: я – глутамат, моя аминогруппа с помощью аспартатаминотрансферазы передается на оксалоацетат, который при этом превращается в аспартат, способный проходить через внутреннюю мембрану митохондрии.
Малат-кетоглутарат-транслоказа: я – белок малат-кетоглутарат-транслоказа, переношу α-кетоглутарат из матрикса в цитозоль, а малат – из цитозоли в матрикс.
Глутамат-аспартат-транслоказа: я – белок глутамат-аспартат-транслоказа, осуществляю транспорт глутамата из цитозоли в матрикс, а аспартата – из матрикса в цитозоль.
Митохондриальная аспартатаминотрансфераза: я – фермент митохондриальная аспартатаминотрансфераза, отнимаю аминогруппу у глутамата и переношу ее на оксалоацетат.
Цитозольная аспартатаминотрансфераза: я – фермент цитозольная аспартатаминотрансфераза, моя задача – забрать аминогруппу у аспартата и отдать ее α-кетоглутарату
Голос за кадром: существуют 2 варианта челночных систем.
Малат-аспартатная челночная система
Является универсальной, результатом ее работы является регенерация цитозольного НАД. Дествие такого челночного механизма становится возможным благодаря присутствию малатдегидрогеназы и аспартатаминотрансферазы как в цитозоле, так и в митохондриях.
В клетках печени, почек и сердца действует сложнаямалат-аспартатная челночная система. Действие такого челночного механизма становится возможным благодаря присутствию малатдегидрогеназы и аспартатаминотрансферазы как в цитозоле, так и в митохондриях.
Установлено, что от цитозольного НАДН + Н+ восстановленные эквиваленты сначала при участии фермента малатдегидрогеназы переносятся на цитозольный оксалоацетат. В результате образуется малат, который с помощью системы, транспортирующей дикарбоновые кислоты, проходит через внутреннюю мембрану митохондрии в матрикс. Здесь малат окисляется в оксалоацетат, а матриксный НАД+ восстанавливается в НАДН + Н+, который может теперь передавать свои электроны в цепь дыхательных ферментов, локализованную на внутренней мембране митохондрии. В свою очередь образовавшийся оксалоацетат в присутствии глутамата и фермента АсАТ вступает в реакцию трансаминирования. Образующиеся аспарат и α-кетоглутарат с помощью специальных транспортных систем способны проходить через мембрану митохондрий.
Транспортирование в цитозоле регенерирует оксалоацетат, что вызывает к действию следующий цикл. В целом процесс включает легкообратимые реакции, происходит без потребления энергии, «движущей силой» его является постоянное восстановление НАД+ в цитозоле глицеральдегид-3-фосфатом, образующимся при катаболизме глюкозы.
К восстановленосу цитозольному НАДу (актеры №1, 3, 4, – Прокушина, Моисеева, Кудрявцева, Уварова, Грефенштейн) подхожит цитозольная МДГ (актеры № 6, 7 – Овсеенко, Акинина) и переносит электроны и протоны (актеры № 1, 4 – Моисеева, Кудрявцева, Уварова, Грефенштейн) на Оксалоацетат (актер №4 - Лабинова), который при этом превращается в малат. Окисленный НАД (актер №1 – Прокушина) уходит, малат (актеры № 5, 3, 4 – Лабинова, Моисеева, Кудрявцева, Уварова, Грефенштейн) с помощью белка малат-кетоглутарат-транслоказы (актер № 12 - Зимина) переходит в матрикс митохондрии. Там к нему подходит митохондриальная МДГ (актеры№ 8, 9 – Маркова, Рудакова), забирает у малата протоны и электроны и передает на окисленный митохондриальный НАД (актер №2 - Прозорова). НАД восстанавливается, малат превращается обратно в оксалоацетат. Подходит митохондриальный АсАт (актер №13 - Сергеева), забирает аминогруппу (актер №15 - Воротилина) у глутамата (актер № 10 - Кириченко) и передает ее на оксалоацетат, который при этом превращается в аспартат. С помощью белка глутамат-аспартат-транслоказы (актер № 12 - Сидор) аспартат (актер №5 - Лабинова) переходит обратно в цитозоль, а глутамат (актер № 10 - Кириченко) – из цитозоли в матрикс и превращается в α-кетоглутарат, который с помощью белка малат-кетоглутарат-транслоказы (актер № 11 - Зимина) переходит в цитозоль. В цитозоли к аспартату подходит цитозольный АсАт (актер № 15 - Заводянская), забирает у него аминогруппу и передает ее на α-кетоглутарат, который при этом превращается обратно в глутамат, а аспартат превращается обратно в оксалоацетат. Цикл повторяется снова.
АКТ 2
Глицерол-фосфатная челночная система
Роли исполняют:
1) NADH + H+ (4 человека): NAD+ - Прокушина
два протона – Моисеева,Кудрявцева
2 электрона – Греффенштейн, Воротилина
2) дигидроксиацетонфосфат – Прозорова.
3) цитозольный фермент глицерол-3-фосфатдегидрогеназа –Лабинова- содержащий в качестве кофермента (4)
4) NAD - кофермент цитозольного фермента глицерол-3-фосфатдегидрогеназы – Рудакова
5) глицерол-3-фосфат, состоящий из 5 человек:
• дигидроксиацетонфосфат
• 2 электрона - актеры (1),
• 2 протона - актеры (1)
6) фермент, локализованный на наружной стороне внутренней мембраны митохондрий - глицерол-3-фосфатдегидрогеназа – Уварова - содержащий в качестве кофермента (7)
7) FAD - кофермент митохондриального фермента глицерол-3-фосфатдегидрогеназы
8) протон их матрикса – Коробейникова
9) дигидроксиацетонфосфат
10) коэнзим Q – Сергеева
11) голос за кадром: Кубекина
Участники:
1. Прокушина – Молекулы цитоплазматического НАДН+Н+, образующиеся в процессе превращения глицеральдегид-3-фосфата, не способны проникать через мембрану внутрь митохондрий. С помощью глицеролфосфатного челночного механизма они отдают электроны, которые могут включаться в митохондриальную цепь биологического окисления. Пара электронов из одной молекулы цитоплазматического НАДН + Н+, вводимая в дыхательную цепь с помощью глицеролфосфатного челночного механизма, дает не 3, а 2АТФ.
2. Прозорова – Разрешите представиться, я диоксиацетонфосфат. Образуюсь путем расщепления фруктозо-1,6-бисфосфата.
3. Лабинова: Я НАД - зависимая цитоплазматическая глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа катализирую реакцию взаимодействия НАДН с цитоплазматическим диоксиацетонфосфатом, в результате чего образуется глицерол-3-фосфат.
4. Рудакова - я кофермент НАД цитоплазматической глицерол-3-фосфат-дегидрогеназы.
5. Уварова – митохондриальный фермент глицерол-3фосфатдегидрогеназа является ферментом, который катализирует превращение глицерол-3-фосфат до диоксиацетонфосфата в матриксе митохондрии.
6. Кириченко – Ich bin (ихь бин) ФАД, кофермент представившейся ранее глицерол-3-фосфатдегидрогеназы. Участвую в реакции окисления глицерол-3-фосфата до диоксиацетонфосфата.
1. Находящийся в цитозоле глицеральдегид-3-фосфат окисляется до 1,3-бисфосфоглицерат под действием глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы, в качестве кофермента содержащего НАД. В ходе реакции НАД восстанавливается до НАДН+Н+.
2. Восстановленный НАДН+Н+ участывует в следующей реакции в качестве кофермента цитозольной глицерол-3-фосфатдегидрогеназы. В результате на выходе образуется α-глицерол-3-фосфат и окисленный НАД. Это обратная реакция рассмотренной выше. (НАДН+Н+ отдает два протона диоксиацетонфосфату и тот становится глицерол-3-фосфатом).
3. Этот глицерол-3-фосфат проникает через мембрану митохондрии и там под действием митохондриальной глицерол-3-фосфатдегидрогеназы отдает протоны и электроны ФАДу (он становится ФАДН2) и превращается в диоксиацетонфосфат, который возвращается в цитозоль.
Таким образом можно сказать, что цитозольный НАДН+Н+ «превращается» в митохондриальный ФАДН2
Дегидроксиацетонфосфат (Актер 2 Прозорова) забирает 2 электрона (Актеры 1 Греффенштейн, Воротилина) и 2 протона (Актеры 1Моисеева, Кудрявцева) у NADН+Н+ (Актеры1 Прокушина и Ко) и становится глицерол-3-фосфатом. Эту передачу контролирует цитозольный фермент глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (Актер 3 Лабинова) содержащий в качестве кофермента NAD (Актер 4 Рудакова).
Появившийся глицерол-3-фосфат проникает через мембрану митохондрии в матрикс, где встречается с ферментом, локализованным на наружной стороне внутренней мембраны митохондрий - глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (Актер 6 Уварова), содержащим в качестве кофермента FAD (Актер 7 Кириченко)
В ходе их взаимодействия FAD восстанавливается до FADH2, забирая у глицерол-3-фосфата 2 электрона и 2 протона (Актеры 1). После этого FADH2 бежит участвовать в ЦПЭ для восстановления КоQ (Актер 10 Сергеева).
Образовавшийся вновь дегидроксиацетонфосфат возвращается в цитозоль