Приведите схему процесса окислительного распада заданного триацилглицерина в аэробных условиях
Химия | ||
Решение задачи | ||
Выполнен, номер заказа №17022 | ||
Прошла проверку преподавателем МГУ | ||
Напишите мне в чат, пришлите ссылку на эту страницу в чат, оплатите и получите файл! |
Закажите у меня новую работу, просто написав мне в чат! |
Приведите схему процесса окислительного распада заданного триацилглицерина в аэробных условиях. Приведите названия и классы ферментов. Определите стадии, на которых происходит распад или синтез АТФ. Напишите суммарное уравнение окислительного фосфорилирования (сопряженных процессов окисления жира и синтеза АТФ). Определите максимальное число молей АТФ, образующихся за счет окисления заданного соединения, выразите аккумулированную энергию в ккал/г. Сравните результаты с данными о средней калорийности жиров. Объясните расхождение данных. Состав заданного триацилглицерида (жирные кислоты): Каприловая, эйкозапентаеновая, стеариновая.
Ответ:
Уравнение реакции окисления триацилглицерина:
Ферменты, участвующие в окислении: триацилглицероллипаза (ТАГлипаза, класс гидролазы), диацилглицероллипаза (ДАГ-липаза, класс гидролазы) и моноацилглицероллипаза (МАГ-липаза, класс гидролаза). При гидролизе триглицеридов не происходит ни затрат, ни образования АТФ. Энергетическую ценность имеют продукты гидролиза - глицерин и высшие жирные кислоты. 78 Процесс окисления глицерина до СО2 и Н2О можно разбить на несколько этапов. Превращение глицерина в 3-фосфоглицериновый альдегид. На этом этапе затрачивается АТФ на фосфорилирование глицерина.
Далее фосфоглицерин окисляется фосфоглицеролдегидрогеназой, коферментом которой служит НАД, до фосфодиоксиацетона. Сопряженно с процессом окисления образуется 3 моль АТФ. Фосфодиоксиацетон изомеризуется в 3-фосфоглицериновый альдегид
В превращении 3-фосфоглицериновый альдегид → пировиноградная кислота образуется 10 моль АТФ. Далее происходит окисление альдегидной группы 3- фосфоглицеральдегида (ФГА) под действием 3-фосфоглицеральдегиддегидрогеназы (класс оксиредуктазы).
За счет энергии, выделяющейся при гидролизе макроэргической связи в 1,3-дифосфоглицерате происходит перенос отщепляемого фосфатного остатка на АДФ и образование молекулы АТФ. Фермент, катализирующий эту реакцию, называется фосфоглицераткиназа (класс трансферазы).
Далее под действием фермента фосфоглицератмутазы (класс изомераз) 3-фосфоглицерат изомеризуется в 2-фосфоглицерат:
Далее – дегидратация 2-фосфоглицерата. Эту обратимую реакцию катализирует фермент енолаза (класс лиаз):
Реакция субстратного фосфорилирования катализируется пируваткиназой (класс оксиредуктаз):
Окислительное декарбоксилирование ПВК - 3 моль АТФ.
Цикл Кребса - 12 моль АТФ (Ацетил-SКоА вовлекается в цикл Кребса и, окисляясь, дает 3 молекулы НАДН2, 1 молекулу ФАДН2 и 1 молекулу ГТФ. При окислении НАДН2 и ФАДН2 в дыхательной цепи образуется 11 молекул АТФ. В целом при сгорании 1 ацетильного остатка образуется 12 молекул АТФ).
Реакции цикла Кребса:
В первой реакции, катализируемой ферментом цитратсинтазой (класс лиазы), ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом. В результате образуется лимонная кислота:
Во второй реакции цикла образовавшаяся лимонная кислота подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой кислоты, которая, присоединяя молекулу воды, переходит в изолимонную кислоту. Катализирует эти обратимые реакции гидратации-дегидратации фермент аконитатгидратаза (класс лиаз):
В третьей реакции изолимонная кислота дегидрируется в присутствии НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы (класс оксиредуктазы):
В четвертой реакции происходит окислительное декарбоксилирование α-кетоглутаровой кислоты до сукцинил-КоА.
Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтетазой (класс лиаз). В ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГДФ и неорганического фосфата превращается в янтарную кислоту (сукцинат). Одновременно происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ1 за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:
В шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую кислоту. Окисление сукцината катализируется сукцинатдегидрогеназой (класс оксиредуктазы), в молекуле которой с белком ковалентно связан кофермент ФАД:
В седьмой реакции образовавшаяся фумаровая кислота гидратируется под влиянием фермента фумаратгидратазы (класс лиаз). Продуктом данной реакции является яблочная кислота (малат).
В восьмой реакции под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы (класс оксиредуктазы) происходит окисление L-малата в оксалоацетат:
Суммируя энергетические эффекты отдельных этапов превращения глицерина, получаем 22 моль АТФ. Главный путь окисления жирных кислот – β-окисление. Жирная кислота активируется путем присоединения КоА к ЖК с образованием ацил-КоА. RCOOH + HSKoA + АТФ ацил КоАсинтаза RCO–SКoA + АМФ + ФФн Собственно процесс β-окисления – спиральный метаболический путь, каждый оборот которого приводит к укорачиванию остатка жирной кислоты на 2 атома углерода, включает 4 стадии: 1. Окисление – дегидрирование ацил-КоА до дегидроацил-КоА с участием ФАД-зависимой дегидрогеназы (класс оксиредуктазы); 2. Гидратация – присоединение к дегидроацил-КоА воды в β-положении с образованием гидрооксиацил-КоА при участии гидратазы (класс лиаз); 3. Окисление – дегидрирование гидрооксиацил-КоА до β-кетоацил-КоА при участии НАД-зависимой дегидрогеназы (класс оксиредуктазы); 4. Тиолиз – расщепление тиосвязи при участии тиолазы (класс лиазы) с образованием ацилКоА и ацетил-КоА.
Схемы окисления ненасыщенных кислоты:
Энергетический эффект β-окисления ВЖК. При активации ЖК затрачивается 2 макроэргической связи АТФ. За 1 цикл β-окисления образуется 1 ФАДН2, 1 НАДН2 и 1 Ацетил-КоА, которые при окислении дают 2+3+12 = 17 АТФ. Стеариновая кислота при β-окислении проходит 8 циклов. За 7 циклов образуется 17*8 = 136 АТФ. Последний цикл β-окисления сопровождается образованием дополнительной Ацетил-КоА, которая при окислении дает 12 АТФ.
Таким образом, при окислении стеариновой кислоты образуется: -2 + 136 + 12 = 146 АТФ. Каприловая кислота при β-окислении проходит 3 цикла. За 3 цикла образуется 17*3 = 51 АТФ. Последний цикл β-окисления сопровождается образованием дополнительной Ацетил-КоА, которая при окислении дает 12 АТФ. Таким образом, при окислении каприловой кислоты образуется: -2 + 51 + 12 = 61 АТФ. Эйкозапентаеновая кислота содержит пять двойных связей. Следовательно, в пяти циклах β-окисления не образуется 2 молекулы ФАДН2, что равноценно потере 10 молекул АТФ. Эйкозапентаеновая кислота при β-окислении проходит 9 циклов. За 9 циклов образуется 17*9 = 153 АТФ. Поэтому энергетический эффект β-окисления 1 моль эйкозапентаеновой кислоты равен -2 + 153 - 10 + 12 = 153 АТФ. Суммарный энергетический выход окисления рассматриваемого триацилглицерина равен 22 + 146 + 61 + 153 = 382 моль АТФ. Поскольку свободная энергия гидролиза одной молекулы АТФ во внутриклеточных условиях составляет около 41,868 кДж/моль (10 ккал), то при окислении 1 моль триацилглицерина образуется 382*10 = 3820 ккал. Молекулярная масса триацилглицерина равна 769 г/моль. Составим пропорцию и рассчитаем энергию, аккумулируемую в 1 г триацилглицерина. 769 г – 3820 ккал 1 г – х ккал х = 1*3820/769 = 5,00 Таким образом, аккумилируемая энергия составляет 5,00 ккал/г. Средняя энергия – 4 ккал/г. Разница связана с тем, что в рассматриваемом трицалглицерине содержится небольшое количество ненасыщенных связей.
Похожие готовые решения по химии:
- Для заданного процесса определите тип (ассимиляция – диссимиляция, анаболиз – катаболизм)
- Какова взаимосвязь между анаэробным, аэробным и гексозомонофосфатными путями превращения углеводов
- Охарактеризуйте основные компоненты пищи растительного происхождения, их роль в питании человека
- Охарактеризуйте процесс автолиза белков, опишите механизм, ферменты, условия протекания автолитических превращений и их значение
- Определите, к каким классам относятся заданные биоорганические соединения. Укажите их нахождение
- Для заданного витамина: а) напишите структурную формулу; б) охарактеризуйте коферментные функции или биологическую роль
- Для заданного фермента: А) напишите уравнение (или схему) катализируемой реакции. Определите, к какому классу
- Приведите названия этих гормонов, опишите их химическую природу, механизм влияния на обмен веществ
- Дайте обоснование определению примеси хлоридов в воде очищенной ФС
- Исчислите сумму налога , подлежащую уплате в бюджет при применении УСН (10 баллов). Организация применяет упрощенную систему налогообложения
- Дайте обоснование испытанию аскорбиновой кислоты по показателю «Цветность раствора» в соответствии с требованиями ФС
- Общество с ограниченной ответственностью производит медицинские инструменты (не облагаются НДС) и косметические приборы