Теоретическое исследование механизмов функционирования и регуляции цикла Кребса митохондрии и Escherichia coli

• Автор: Могилевская, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Цикл трикарбоновых кислот

1.2 Общие сведения о гепатотоксичности аспирина

1.3 Моделирование цикла Кребса митохондрии.

1.4 Моделирование цикла Кребса Е. i.

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Кинетическая модель сегмента цикла Кребса митохондрии, потребляющей глутамат и малат.

2.2. Кинетическая модель цикла Кребса Е. i

2.3. Методы описания ферментов цикла Кребса в моделях

2.4. Методы вывода уравнений стационарной скорости ферментов
2.4.1 Метод графов КингаАльтмана.
2.5. Методы определения неизвестных параметров, входящих в уравнения, описывающие стационарные скорости работы ферментов.
2.6. Методы исследования поведения моделей цикла Кребса
Глава 3. Описание кинетики ферментов цикла Кребса
3.1. Описание кинетики ферментов цикла Кребса митохондрии
3.2. Описание кинетики ферментов цикла Кребса ii i.
Глава 4. Исследование функционирования цикла Кребса при повышенной активности митохондрий и влияния на него салицилата с помощью модели
4.1 Определение концентраций ферментов цикла Кребса митохондрии из экспериментальных данных, полученных на суспензии митохондрий
4.2 Исследование ответов системы на изменение условий функционирования митохондрий предсказания модели.
4.3 Исследование влияния салицилата на цикл Кребса митохондрии с помощью модели.
4.3.1 Кинетическое описание влияния салицилата на цикл Кребса митохондрии
4.3.2 Вклад отдельных механизмов ингибирования салицилатом цикла Кребса в общий негативный эффект.
4.3.3 Предсказание возможных способов предотвращения снижения скорости потребления глутамата в цикле Кребса при воздействии салицилата.
Глава 5. Описание с помощью модели цикла Кребса .i i viv данных и предсказания модели.
5.1 Описание с помощью модели цикла Кребса .i i viv данных
5.1.1 Описание с помощью модели экспериментального распределения потоков в цикле Кребса Е. i, растущей на ацетате аэробно
5.1.2 Сравнение стационарных значений переменных модели с измеренными концентрациями метаболитов цикла Кребса .i
5.2 Предсказания модели цикла Кребса .i.
Заключение.
Публикации.
Список литературы


А. Кребсом и У. А. Джонсоном в году 3. В экспериментах на грудных мышцах голубя было показано, что 1 добавление цитрата, фумарата, оксалоацетата и сукцината к суспензии ткани приводит к увеличению скорости потребления кислорода 2 в анаэробных условиях при добавлении оксалоацетата наблюдается образование больших количеств цитрата, тогда как в присутствии других интермедиатов накопления цитрата не происходит. Таким образом, была найдена та стадия, которая приводила к замыканию последовательности реакций окисления цитрата в цикл. Оставался неясным только вопрос о том, какое соединение является донором двух атомов углерода для формирования цитрата путем конденсации с оксалоацетатом. Х.А. Кребс высказал предположение о том, что это неизвестное вещество является производным углеводородов, и условно назвал его триозой. Позднее было показано, что два атома углерода, источниками которых могут быть аминокислоты, жирные кислоты и углеводы, вступают в цикл в виде соединения с коэнзимом А. В этой же работе на основании имевшихся к тому времени экспериментальных данных была представлена последовательность превращений всех интермедиатов цикла в виде девяти реакций, приводящих к образованию оксалоацетата из цитрата через цисаконитат, изоцитрат, акетоглутарат, сукцинилкоэнзим А, сукцинат, фумарат и малат. Цикл замыкается при формировании цитрата за счет конденсации оксалоацетата с ацетилСоА см. Рис. К настоящему времени накоплен большой массив данных, описывающих отдельные стадии цикла. Рис 1. Схема полного цикла Кребса митохондрии, потребляющего пируват, глутамат и малат как субстраты. МРНмалатдегидрогеназа КМСакетоглтаратмалатпый переносчик. Жирными стрелками выделен цикл Браунштейна. Для многих ферментов предложены возможные механизмы их функционирования, описывающие экспериментальные данные. Функционирование цикла Кребса в целом также изучалось экспериментально и теоретически. Было установлено, что субстратами цикла Кребса могут быть различные субстраты сукцинат, глутамат, малат, 2кетоглутарат, а также пируват, жирные кислоты и аминокислоты источники молекулы ацетилкоэнзима А. Показано, что в тканях животных возможно нарушение кольцевой стехиометрии системы и функционирование отдельных сегментов ЦТК. В частности, М. Браунштейна, позволяющий обойти начальный участок ЦТК за счет образования 2кетоглутарата при переаминировании глутамата и оксалоацетата выделен жирными стрелками на рис. Такой вариант ЦТК позволяет увеличить скорость образования сукцината субстрата, превышающего остальные субстраты ЦТК по интенсивности окисления, что особенно важно при повышенных энергозатратах. В частности в работе 5 М. Н. Кондрашовой была показана незаменимость сукцината для поддержания процесса транспорта ионов Са2г, связанного со значительным падением потенциала. Автор предполагает, что при активной деятельности происходит переключение на преимущественное использование сукцината. Также было показано, что при повышении обмена в организме при мышечной нагрузке, стрессе, введении катехоламинов, гипоксическом или холодовом воздействии, при пробуждении от спячки происходит усиление окисления и образования сукцината, в то время как окисление НАДзависимых субстратов не меняется 68. Предполагается 4, что высокая эффективность использования сукцината обусловлена также образованием комплексов ферментов, когда субстраты взаимодействуют с ферментами без выхода продуктов в раствор. Показано, что , , , и другие ферменты быстрого маршрута окисления расположены в центре большого комплекса, а ферменты медленного трикарбонового участка по его периферии, т. Существование такого укороченного цикла Кребса было также показано в митохондриях гепатомы Морриса А . В работе было показано, что глутамин, а не глюкоза, является главным источником энергии для клеток даже в присутствии физиологических концентраций глюкозы. Глутамин транспортируется в клетку, где превращается в глутамат, который окисляется далее в митохондриях.