Окислювальне декарбоксилювання піровиноградної кислоти

Окислення пірувату до ацетил-КоА відбувається за участю ряду ферментів і коферментів. об'єднаних структурно в Мультиферментний систему, що отримала назву «піруватдегідрогеназний комплекс».

На I стадії цього процесу піруват (рис. 10.8) втрачає свою карбоксильну групу в результаті взаємодії з тіамінпірофосфат (ТПФ) в складі активного центру ферменту піруватдегідрогенази (E1). На II стадії оксіетільная група комплексу E1 -ТПФ-СНОН-СН3 окислюється з утворенням ацетильной групи, яка одночасно переноситься на амід ліпоєвоїкислоти (кофермент), пов'язаної з ферментом дігідролі-поілацетілтрансферазой (Е2). Цей фермент каталізує III стадію - перенесення ацетильной групи на коензим КоА (HS-KoA) з утворенням кінцевого продукту ацетил-КоА, який є високоенергетичним (макроергічних) з'єднанням.

На IV стадії регенерується окислена форма ліпоамід з відновленого комплексу дігідроліпоамід-Е2. За участю ферменту дігідроліпоілдегідрогенази (Е3) здійснюється перенесення атомів водню від відновлених сульфгідрильних груп дігідроліпоаміда на ФАД, який виконує роль простетичної групи даного ферменту і міцно з ним пов'язаний. На V стадії відновлений ФАДН2 дигідро-ліпоілдегідрогенази передає водень на кофермент НАД з утворенням НАДН + Н +.

Процес окислювального декарбоксилювання пірувату відбувається в матриксі мітохондрій. У ньому беруть участь (в складі складного мультиферментного комплексу) 3 ферменту (піруватдегідрогеназа, ді-гідроліпоілацетілтрансфераза, дігідроліпоілдегідрогеназа) і 5 кофер-ментів (ТПФ, амід ліпоєвоїкислоти. Коензим А, ФАД і НАД), з яких три щодо міцно пов'язані з ферментами (ТПФ-E1. чи-поамід-Е2 і ФАД-Е3), а два - легко дисоціюють (HS-KoA і НАД).

Мал. 10.8. Механізм дії піруватдегідрогеназного комплексу.

Е1 - піруватдегідрогеназа; Е2 - ді-гідроліпоілацетілтрансфсраза; Е3 -дігідроліпоілдегідрогеназа; цифри в кружках позначають стадії процесу.

Всі ці ферменти. мають субодиничних будова, і коферменти організовані в єдиний комплекс. Тому проміжні продукти здатні швидко взаємодіяти один з одним. Показано, що складові комплекс поліпептидні ланцюга субодиниць дігідроліпоіл-ацетилтрансферази становлять хіба що ядро ​​комплексу, навколо якого розташовані піруватдегідрогеназа і дігідроліпоілдегідрогеназа. Прийнято вважати, що нативний ферментний комплекс утворюється шляхом самосборки.

Сумарну реакцію. каталізується піруватдегідрогеназного комплексом, можна представити таким чином:

Піруват + НАД + + HS-KoA -> Ацетил-КоА + НАДН + Н + + СO2.

Реакція супроводжується значним зменшенням стандартної вільної енергії і практично необоротна.

Утворився в процесі окисного декарбоксилювання ацетил-КоА піддається подальшому окисленню з утворенням СО2 і Н2 О. Повне окислення ацетил-КоА відбувається в циклі трикарбонових кислот (цикл Кребса). Цей процес, так само як окисне декарбо-ксілірованіе пірувату, відбувається в мітохондріях клітин.