Вопрос 35: Цикл Кребса (трикарбоновых кислот, лимонной кислоты)

Цикл Кребса представлен на рисунке, где Ф1 – цитратсинтаза (конденсирующий фермент); Ф2 – аконитаза; Ф3 – изоцитратдегидрогеназа; Ф4 – a- кетоглутаратдегидрогеназа; Ф5 – сукцинилтиокиназа; Ф6 – сукцинатдегидрогеназа; Ф7 – фумараза; Ф8 – малатдегидрогеназа; Ф9 – изоцитратлиаза; Ф10 – малатсинтетаза. Включение углеродных атомов ацетильного остатка в молекулу лимонной кислоты помечено «звездочками». Пунктирными линиями изображены реакции глиоксилатного шунта. Собственно ЦТК начинается с конденсации ацетил-КоА с молекулой щавелевоуксусной кислоты, катализируемой цитратсинтазой. Продуктами реакции являются лимонная кислота и свободный кофермент А. Лимонная кислота с помощью фермента аконитазы последовательно превращается в цис-аконитовую и изолимонную кислоты. При этом за счет перемещения гидроксила и протона при присоединении воды в молекуле изолимонной кислоты появляется группировка, -НСОН-, которой не было в молекуле лимонной кислоты и которую способна окислить НАД-зависимая дегидрогеназа. Изолимонная кислота превращается в α-кетоглутаровую кислоту в реакции, катализируемой изоцитратдегидрогеназой. На первом этапе реакции имеет место дегидрирование изолимонной кислоты, в результате которого образуются щавелевоянтарная кислота и НАД-H +Н+. На втором этапе щавелевоянтарная кислота, все еще, вероятно, связанная с ферментом, подвергается декарбоксилированию. Продукты реакции – α -кетоглутаровая кислота, освобождающаяся от фермента, и CO2. Далее α-кетоглутаровая кислота подвергается далее окислительному декарбоксилированию, катализируемому α-кетоглутаратдегидрогеназным комплексом, в результате чего образуется сукцинил-КоА. Эта реакция – единственная необратимая реакция из десяти, составляющих ЦТК. Один из продуктов реакции – сукцинил-КоА – представляет собой соединение, содержащее высокоэнергетическую тиоэфирную связь. Следующий этап – образование янтарной кислоты из сукцинил-КоА, катализируемое сукцинилтиокиназой, в результате которого энергия, освобождающаяся при разрыве тиоэфирной связи, запасается в фосфатной связи ГТФ. ГТФ затем отдает свою фосфатную группу молекуле АДФ, что приводит к образованию АТФ. Следовательно, на данном этапе ЦТК идет субстратное фосфорилирование. Янтарная кислота окисляется в фумаровую с помощью фермента сукцинатдегидрогеназы. Кофактором фермента является ФАД. Далее фумаровая кислота гидратируется под действием фумаразы, в результате чего образуется яблочная кислота. Яблочная кислота подвергается окислению, приводящему к образованию ЩУК. Реакция катализируется НАД-зависимой малатдегидрогеназой. Этой реакцией завершается ЦТК, так как вновь регенерируется молекула-акцептор (ЩУК), запускающая следующий оборот цикла. Энергетическим «топливом», перерабатываемым в ЦТК, служат не только углеводы, но и жирные кислоты (после предварительной деградации до ацетил-КоА), а также многие аминокислоты (после удаления аминогруппы в реакциях дезаминирования или переаминирования). В результате одного оборота цикла Кребса происходят два декарбоксилирования, четыре дегидрирования и одно фосфорилирование. Итогом 2-х декарбоксилирований является выведение из цикла 2-х атомов углерода (2 молекулы CO2), т. е. их выводится ровно столько, сколько поступило в виде ацетильной группы. В результате 4-х дегидрирований образуются 3 молекулы НАД-H2 и 1 молекула ФАД-H2. Как видно, в процессе этих превращений весь водород оказывается на определенных переносчиках, а потому встает задача передать его через другие переносчики на молекулярный кислород. При окислении одной молекулы пировиноградной кислоты образуются 3 молекулы НАДН, 1 молекула НАДФН и 1 молекула ФАДН2, при окислении которых в дыхательной электрон-транспортной цепи синтезируются 1 4 молекул АТФ. Кроме того, 1 молекула АТФ образуется в результате субстратного фосфорилирования. ЦТК можно рассматривать как выработанный клеткой механизм, имеющий двоякое назначение. Основная функция его заключается в том, что это совершенный клеточный «котел», в котором осуществляются полное окисление вовлекаемого в него органического субстрата и отщепление водорода. Другая функция цикла – снабжение клетки рядом предшественников для биосинтетических процессов. Обычно ЦТК является дальнейшей «надстройкой» над анаэробными энергетическими механизмами клетки. (рисунок посмотрите сами)

41.Влияние света на рост растений – фотоморфогенез. Влияние красного и дальнего. Помимо фотосинтеза для растений, выращиваемых методом светокультуры, важное значение имеют процессы фотоморфогенеза, т. е. изменения размеров и формы под влиянием излучения разного качества и разной интенсивности.

Материальной основой, с помощью которой осуществляется формативное действие, служат, видимо, пигменты. Один из них – хромопротеид фитохром (фх). Установлено, что фитохром существует в двух формах: одна поглощает красное (red) излучение с длиной волны 660 нм (Фк), а другая — дальнее красное (far-red) с длиной волны 730 нм (Флк). Под действием красного излучения Фк активизируется и переходит в Фдк, а под действием дальнего красного – наоборот. Установлено, что фитохром регулирует прорастание семян, растяжение стеблей, образование листьев и пигментов, формирование корневой системы и некоторые другие физиологические процессы, ход которых определяется наличием взаимоисключающих влияний красного или дальнего красного излучения (red-far-red effect).

Установлено также сильное формативное действие синего излучения с длиной волны 450 нм. Это излучение избирательно поглощается каротиноидами, флавинами и пластохинонами.

Формативное действие оптического излучения проявляется также в виде:

43. фототропизма, т. е. неравномерного роста вследствие одностороннего облучения;

44. фототаксиса – движения как в сторону источника, так и от него;

45. фотонастий — ненаправленных кратковременных движений.

Эти процессы редко оказывают значительное влияние на рост и урожай сельскохозяйственных культур. Более подробно они изложены в курсе физиологии растений.

Фотопериодизм сельскохозяйственных культур изучен еще недостаточно. Известно, что отдельные сорта томатов или огурцов неодинаково реагируют на разное соотношение светлого и темного периода суток. В летнее время эти культуры успешно растут и плодоносят и на юге (Крым), и на Крайнем Севере (Кольский п-ов).

Из курса физиологии растений известно, что фотопериодическая реакция зависит от качества излучения, температуры воздуха, этапа развития растений и многих других факторов.