Получение спирта

     Второй  участок регуляции скорости гликолиза  находится на уровне фосфофруктокиназы. Фермент аллостерически ингибируется высокой концентрацией АТФ и  активируется неорганическим фосфатом и АДФ. Ингибирование АТФ предотвращает развитие реакции в обратном направлении при высокой концентрации фруктозо-6-фосфата. Кроме того, фермент подавляется продуктом цикла Кребса — цитратом и через положительную обратную связь активируется собственным продуктом — фруктозо-1,6-дифосфатом (самоусиление).

     Высокие концентрации АТФ подавляют активность пируваткиназы, снижая сродство фермента к фосфоенолпирувату. Пируваткиназа  подавляется также ацетил-СоА.

     Наконец, пируватдегидрогеназный комплекс, участвующий в образовании ацетил-СоА из пирувата, ингибируется высокими концентрациями АТФ, а также НАДH и собственным продуктом — ацетил-СоА.

Эффект  Пастера и фосфофруктокиназа

     Эффект  Пастера- торможение гликолиза дыханием .Эффект обьясняется тем, что между системами фосфорилирования в дыхательной цепи и на уровне субстрата существует конкуренция за ADФ и неорганический фосфат. Известно, что расщепление гексоз по гликолитическому пути контролируется путем аллостерической регуляции активности фосфофруктокиназы .

     Аллостерическим ингибитором Фосфофруктокиназы является АТФ. В присутствии АТФ увеличивается сигмоидность кривой насыщения фермента субстратом. Очень важно то, что, хотя 5'-трифосфаты инозина, гуанозина и цитозина и могут служить вместо АТФ донорами фосфатных групп, они не выполняют ни ингибирующей, ни регулирующей функции. Это означает, что аллостерический центр фермента обладает высокой специфичностью в отношении АТФ и что его сигнал однозначен. Напротив, специфичность каталитического центра незначительна. AMФ действует как положительный эффектор и снимает торможение, вызываемое АТФ. Другие моно- и дифосфаты не действуют совсем или действуют очень слабо.. Фосфофруктокиназа ингибируется также цитратом; при этом АТФ усиливает этот эффект, а фруктозо-6-фосфат ослабляет его.

     Знание  аллостерических свойств фосфофруктокиназы  позволяет сде лать следующий  вывод: если аэробно растущие дрожжевые  клетки лишить кислорода и приостановить  таким образом окислительное  фосфорилирование, то в клетке снизится соотношение концентраций АТФ, что приведет к повышению активности фермента и соответственно к ускорению реакции.

     Аэробный  распад углеводов

     В условиях аэробиоза распад углеводов  до образования пировиноградной  кислоты происходит так же, как  и при анаэробиозе, но в отличие от него пировиноградная кислота полностью окисляется до диоксида углерода и воды в цикле трикарбоновых кислот — ЦТК (цикле Кребса, лимонно-кислотном цикле). В этом цикле последовательно протекают окислительно-восстановительные реакции, в которых под действием специфических дегидрогеназ происходит перенос водорода на молекулярный кислород — конечный его акцептор. Однако перенос осуществляется не   непосредственно, а через   молекулы переносчики, образующие так называемую дыхательную цепь.

     Последовательность реакций в цикле Кребса.

     Цикл  Кребса начинается с взаимодействия ацетил-СоА с енольной формой щавелевоуксусной кислоты. В этой реакции под действием  фермента цитратсинтазы образуется лимонная кислота. Следующий этап цикла  включает две реакции и катализируется ферментом аконитазой, или аконитатгидратазой. В первой реакции в результате дегидратации лимонной кислоты образуется цис-аконитовая. Во второй реакции аконитат гидратируется и синтезируется изолимонная кислота. Изолимонная кислота под действием NAD- или NADP-зависимой изоцитратдегидрогеназы окисляется в нестойкое соединение — щавелевоянтарную кислоту, которая тут же декарбоксилируется с образованием а-кетоглутаровой кислоты (а-оксоглутаровой кислоты).

     а-Кетоглутарат, подобно пирувату, подвергается реакции окислительного декарбоксилирования. а-Кетоглутаратдегидрогеназный мультиэнзимный комплекс сходен с рассмотренным выше пируватдегидрогеназным комплексом. В ходе реакции окислительного декарбоксилирования а-кетоглутарата выделяется С02, образуются NADH и сукцинил-СоА.

     Подобно ацетил-СоА, сукцинил-СоА является высокоэнергетическим тиоэфиром. Однако если в случае с  ацетил-СоА энергия тиоэфирной связи  расходуется на синтез лимонной кислоты, энергия сукцинил-CoA может трансформироватся  в образование фосфатной связи АТР. При участии сукцинил- СоА-синтетазы из сукцинил-СоА, ADP и Н3Р04 образуются янтарная кислота (сукцинат), АТР, регенерирует молекула СоА. АТР образуется в результате субстратного фосфорилирования.

     На  следующем этапе янтарная кислота  окисляется до фумаровой. Реакция катализируется сукцинатдегидрогеназой, коферментом которой является FAD. Фумаровая кислота под действием фумаразы или фумаратгидратазы, присоединяя Н20, превращается в яблочную кислоту (малат). И, наконец, на последнем этапе цикла яблочная кислота с помощью NAD- зависимой малатдегидрогеназы окисляется в щавелевоуксусную. ЩУК, которая самопроизвольно переходит в енольную форму, реагирует с очередной молекулой ацетил-СоА и цикл повторяется снова.

     Следует отметить, что большинство реакций цикла обратимы, однако ход цикла в целом практически необратим. Причина этого в том, что в цикле есть две сильно экзергонические реакции — цитратсинтазная и сукцинил-СоА-синтетазная.

     На  протяжении одного оборота цикла  при окислении пирувата происходит выделение трех молекул С02, включение трех молекул Н2О и удаление пяти пар атомов водорода.

     Регуляция три карбоновых кислот

    Скорость  функционирования цикла трикарбоновых кислот точно пригнана к потребности клеток в АТР. Важной регуляторной реакцией цикла является синтез цитрата из оксалоацетата и ацетил-СоА, АТР-аллостерический ингибитор цитрат-синтазы. Его действие заключается в повышении К_м для ацетил-СоА, Таким образом, с увеличением содержания АТР снижается насыщение фермента ацетил-СоА и в результате уменьшается образование цитрата. 
Вторая регуляторная реакция-это реакция, катализируемая изоцитрат-дегидрогеназой. Фермент аллостерически стимулируется ADP, который повышает его сродство к субстратам. Между связыванием изоцитрата, NAD⁺, Mg²⁺ и ADP существует взаимная кооперативность. В отличие от этого NADH ингибирует изоцитрат -дегидрогеназу путем прямого вытеснения NAD⁺. 
Третьей регуляторной реакцией цикла трикарбоновых кислот является реакция, катализируемая а-оксоглутарат—дегидро-геназой. Регуляция на этом этапе в некоторых отношениях подобна регуляции на уровне пируват-дегидрогеназного комплекса, как и можно было ожидать, исходя из их структурной гомологии. а-Оксоглутарат -дегидрогеназа ингибируется сукцинил-СоА и NADH, т.е. продуктами катализируемой ею реакции. Она ингибируется также высоким энергетическим зарядом. Коротко говоря, поступление двухуглеродных фрагментов в цикл трикарбоновых кислот и скорость цикла снижаются при высоком содержании АТР в клетке. Эта регуляция достигается участием ряда комплементарных механизмов на различных стадиях цикла

    В  цикле  лимонной  кислоты  выполняют  специфические  функции  четыре водорастворимых  витамина группы В.  Рибофлавин входит в состав ФАД,  который является   кофактором    альфакетоглутаратдегидрогеназного    комплекса    и сукцинатдегидрогеназы.  Ниацин входит  в состав  НАД,   который   является коферментом     трех     дегидрогеназ     цикла:     изоцитратдегидрогеназы, альфакетоглуторатдегидрогеназы      и       малатдегидрогеназы.       Тиамин (витамин В1) входит в состав тиаминдифосфата, который является  коферментом альфакетоглутаратдегидрогеназы.   Пантотеновая  кислота  входит   в   состав кофермента А, который является  кофактором,  связывающим  активные  ацильные остатки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Технологичекие  показали спиртового производства