Što je kompleks piruvat-dehidrogenaze?
U ovom članku ćemo objasniti na raspolaganju, da je piruvat dehidrogenaze složen i biokemija procesa, otkrivaju strukturu enzima i ko-enzima, prepoznati ulogu i značaj ovog kompleksa u prirodi i ljudskom životu. Uz to, razmotrit će se i moguće posljedice kršenja funkcionalne svrhe kompleksa i vremena njihove manifestacije.
sadržaj
Upoznavanje s konceptom
Kompleks piruvat dehidrogenaze (PDH) je kompleks tipa proteina čija je uloga oksidirati piruvat kao rezultat dekarboksilacije. Ovaj kompleks sadrži 3 enzima, kao i dva proteina potrebna za primjenu pomoćnih funkcija. Da bi piruvatni kompleks dehidrogenaze mogao funkcionirati, potrebno je imati određene kofaktore. Postoji pet od njih: CoA, nikotinamid adenin dinukleotid, flavin adenin dinukleotid, tiamin pirofosfat i lipoat.
Lokalizacija PDH u bakterijskim organizmima koncentrirana je u citoplazmi, eukariotske stanice ga pohranjuju u matriksu na mitohondrijima.
Povezivanje s dekarboksiliranjem piruvata
Vrijednost kompleksa piruvat dehidrogenaze leži u oksidacijskoj reakciji piruvata. Razmotrite suštinu tog procesa.
Mehanizam oksidacije piruvata pod utjecajem dekarboksilacije je proces biokemijske prirode u kojem se cijepa molekula CO2 u jednini, a potom slijedi dodavanje ove molekule u piruvat, podvrgnut dekarboksilaciji i pripajanju koenzima A (CoA). Tako je stvoren acetil-KoA. Taj fenomen zauzima mjesto međuprostora između procesa glikolize i ciklusa trikarboksilnih kiselina. Postupak dikarboksilacije piruvata provodi se uz sudjelovanje kompleksnog MPC, koji uključuje, kako je ranije spomenuto, tri enzima i dva proteina pomoćnog tipa.
Uloga koenzima
Za kompleks piruvat dehidrogenaze, enzimi imaju ključnu ulogu. Međutim, oni mogu započeti s radom samo u prisutnosti pet koenzima ili skupina protetskog tipa, koji su gore navedeni. Sam proces će na kraju dovesti do činjenice da će acilna skupina ući u CoA-acetil. Govoreći o koenzimima, potrebno je znati da četiri pripadaju derivatima vitamina: tiamina, riboflavina, niacina i pantotenske kiseline.
Flavin adenin dinukleotid i nikotinamid adenin dinukleotid bavi prijenos elektrona i tiaminpirofosfat, mnogi poznati kao koenzim piruvatdekarboksilny ulazi u reakcije vrenja.
Aktivacija tiolne skupine
Koenzim acetilacija (A) - grupu sadrži tiolnu tip (-SH), što je vrlo aktivan, bitno je i potrebno CoA djeluje kao tvar koja se može prenijeti na acilnu skupinu, čime se dobije tiol i tioester. Esteri (tiole tioeteri) - imaju prilično visoku brzinu hidrolize slobodne energije prirode, jer oni imaju visoki potencijal prijenos acilnom skupinom na različitim akceptorskih molekula. Zato se acetil CoA periodički naziva aktivirani CH3COOH.
Prijenos elektrona
Osim četiri ko-faktorima koji imaju narav derivata vitamina, postoji 5. kofaktor piruvat dehidrogenaza kompleksu, pod nazivom lipoat. Su svojstveni vrsti 2 tiolne skupine koji mogu prolaziti kroz reverzibilne oksidacijskih učinke, što rezultira u stvaranju disulfidne veze karaktera (-S-S-), što je slično kako je to proces odvija između aminokislotytsisteinnymi ostataka u proteinima. Sposobnost oksidiranja i oporavka daje lipoatu sposobnost nošenja ne samo acilne skupine nego i elektrona.
Enzimski komplet
Od enzima, kompleks piruvat dehidrogenaze uključuje tri glavne komponente. Prvi enzim je piruvat dehidrogenaza (E1). Drugi enzim je dihidrolipoildehidrogenaza (E.3). Treća je dihidrolipropiltilacija (E2). Kompleks piruvat dehidrogenaze uključuje ove enzime, čuvajući ih u velikom broju kopija. Broj kopija svakog enzima može biti različit, pa se stoga veličina kompleksa može jako razlikovati. PDH kompleks u sisavaca doseže oko 50 nanometara u promjeru. To je više od 5-6 puta veći od promjera ribosoma. Takvi kompleksi su vrlo veliki, pa se mogu razlikovati u elektronskom mikroskopu.
Gram-pozitivna bakterija Bacillus stearothermophilus PDH u svojoj šezdeset ima istovjetna primjerka digidrolipoiltransatsetilazy, što zauzvrat stvoriti peterokutne tip dodekaedar, s promjerom od oko 25 nanometara. Gram-pozitivna bakterija Escherichia coli sadrži dvadeset četiri kopije E2, mačka. dodaje sebi proteolitičku skupinu lipoata i uspostavlja vezu amidnog tipa s amino skupinom lizinskog ostatka koji ulazi u E2.
Dihidrolil-transiltilacija konstruirana je interakcijom 3 domene s funkcionalnim razlikama. To su: amino terminalna lipoilna domena koja sadrži lizinski ostatak i domena za vezanje lipoatom (središnji E1- i E3) - interne aciltransferaze, koja uključuje aciltransferaze središta aktivnog tipa.
Piruvat dehidrogenaze kompleks kvasac ima u sebi samo jednu vrstu lipoilnogo domeni, ovi sisavci imaju dvije domene, a bakterija Escherichia coli - tri. Sekvenca veza aminokiselina, koja se sastoji od dvadeset do trideset aminokiselinskih ostataka, odvaja E2, dok su ostatci alanina i prolina razmaknuti s aminokiselinskim ostacima koji se napune. Ti linkeri često imaju proširene oblike. Ova značajka utječe na činjenicu da dijele 3 domene.
Međusobno podrijetlo
E1 Njegov aktivni centar uspostavlja vezu s TTP, a aktivni centar E3 - s FAD-om. Enzim ljudskog tijela E1 sadrži u obliku tetramera, koji se sastoji od četiri podjedinice: dva E1alfa i dva E1Beta. Regulatorni proteini su predstavljeni kao protein kinaza i fosfoprotein fosfataza. Ova vrsta strukture (E.1-E2-E3) i dalje ostaje element konzervativizma u evolucijskoj nastavi. Kompleksi sa sličnom strukturom i uređajem mogu sudjelovati u različitim reakcijama koje se razlikuju od standardnih, na primjer kada se podvrgavaju oksidaciji alfa - ketoglutarata tijekom ciklusa Krebs također se oksidira i alfa - keto kiseline, nastalo zbog kataboličke upotrebe aminokiselina razgranatog tipa: valin, leucin i izoleucin.
Kompleks piruvat dehidrogenaze ima enzim E3, koji se također javlja u drugim kompleksima. Sličnost proteinske strukture, kofaktora i mehanizama reakcije ukazuje na zajedničko podrijetlo. Lipoat je vezan za lizin E2, i stvara neku vrstu "ruke" koja se može premjestiti iz aktivnog centra E1 do aktivnih centara E2 i E3, što je približno 5 nm.
Eukarioti u kompleksu piruvat dehidrogenaze sadrže dvanaest podjedinica E3BP (E.3 Vezujući protein ne-katalitičke prirode). Mjesto ovog proteina nije točno poznato. Postoji hipoteza da taj protein zamjenjuje neki podskup podjedinice. E2 u kravlji PDH.
Komunikacija s mikroorganizmima
Ovaj kompleks je inherentan nekim vrstama bakterija anaerobnog tipa. Međutim, broj bakterijskih organizama koji imaju PDH u svojoj strukturi je mali. Funkcije koje kompleks provodi u bakterijama su, u pravilu, svedene na opće procese. Na primjer, uloga kompleksa piruvat dehidrogenaze u bakteriji Zymonomonas mobilis je u alkoholnoj fermentaciji. Pukvatske bakterije u iznosu do 98% potrošit će se upravo u takve svrhe. preostalih nekoliko postotaka oksidirano ugljični dioksid, nikotinamid adenin dinukleotida, acetil-CoA i t. d. Zanimljivo struktura piruvat dehidrogenaza kompleksu u Zimomonas mobilis. Ovaj mikroorganizam uključuje četiri enzima: E1alfa, E1beta, E2 i E3. U PDH ove bakterije postoji lipoidna domena unutar E1beta, što ga čini jedinstvenim. Kompleks kompleksa zastupa E2, i sama organizacija kompleksa ima oblik dodekaedra pentagonalnog tipa. Zymononas mobilis nema cijeli niz enzima ciklusa trikarboksilne kiseline, pa se njegov PDH bavi samo anaboličkim funkcijama.
PDH u čovjeku
Čovjek, poput ostalih živih organizama, ima gene uključene u PDH kodiranje. U X kromosomu, gen E1a - PDHA 1. Mehanizam djelovanja kompleksa piruvat dehidrogenaze je važno da proizlazi iz činjenice da postoji više od trideset vrste mutantnih alela gena u gore, a svaki od mutacije vodi PDH-neuspjeh. Simptomatologija bolesti može varirati od blage naravi laktatatsidozovyh problema do fatalnih grešaka u razvoju organizma. Muškarci koji imaju X-kromosom koji uključuje takav alel očekuju ranu smrt u vrlo mladoj dobi. Ženke također prolaze ovu bolest, ali u manjoj mjeri, a sam problem je da se inaktivira bilo koji X-kromosom.
Problemi s mutacijom
E1beta - PDHB - nalazi se na trećem kromosomu. U ovom su genu poznati samo dva alela mutantnog tipa, koji su, u homozigotnom položaju, doveli do kobnog ishoda tijekom cijele godine, što je povezano s malformacijama.
Vjerojatno postoje i drugi slični aleli koji mogu uzrokovati smrt punom razvoju tijela. E2 - DLAT - koncentrirana je na jedanaestom kromosomu. Čovječanstvo je svjesno dva alela ovog gena koji će stvarati probleme u budućnosti, ali odgovarajuća prehrana može nadoknaditi to. Postoji velika vjerojatnost da će fetus umrijeti unutar maternice uslijed drugih mutacija tog gena. E3 - dld - nalazi se na sedmom kromosomu i uključuje veliki broj alela. Vrlo veliki postotak njih dovodi do pojave genetskih bolesti koje će biti povezane s kršenjem metabolizma aminokiselina.
zaključak
Ispitali smo važnost kompleksa piruvat-dehidrogenaze za žive organizme. Reakcije se pojavljuju u njoj su usmjerene prvenstveno na dekarboksilacije piruvata do oksidacije i visoko specijalizirani PDH, ali pod drugim uvjetima, u prisustvu određenih razloga, a može obavljati i druge značajke znakova, kao što su da sudjeluju u fermentaciji. Također smo otkrili da kompleksi tipa proteina, su sudjelovali u piruvat oksidacije, sastoji se od pet enzima koji su u mogućnosti da rade samo u prisustvu pet kofaktora. Svaka promjena u algoritmu kompleksnog dekarboksilacijskog mehanizma može uzrokovati ozbiljne patologije, pa čak i dovesti do smrti pojedinca.
- Golgi aparat: struktura i funkcije organela
- Golgi Complex
- Transaminiranje aminokiselina: određivanje, značenje i svojstva
- Stanična membrana i njegova biološka uloga
- Povećana količina laktat dehidrogenaze: uzroci, liječenje
- Što je katabolizam? Katabolizam, faze
- Biološka oksidacija. Reakcije smanjenja oksidacije: primjeri
- Priprema "Quadevit": upute o primjeni, opis, odgovori
- Pružanje stanica s energijom. Izvori energije
- Biokemija enzima. Struktura, svojstva i funkcije
- Kompleksni protein: definicija, sastav, struktura, struktura, funkcije, klasifikacija i svojstva.…
- Protein-enzim: uloga, svojstva, funkcija proteinskih enzima u tijelu
- Lanac dišnog sustava: funkcionalni enzimi
- Struktura lizosoma i njihova uloga u staničnom metabolizmu
- Enzimi pankreasa
- Regulacija enzimske aktivnosti i njihovih metoda
- Specifičnost enzima: vrste i značajke djelovanja
- Fosforilacija oksidativni: mehanizam. Gdje dolazi oksidativna fosforilacija
- Putazofosfatni put oksidacije glukoze i njegovo značenje
- Krebsov ciklus - glavne etape i značenje za biološke sustave
- Piruvatna kiselina i njegova upotreba kao sredstvo za ljuštenje