Цикл трикарбоновых кислот
Posted By Автор не известен On In Ж | No CommentsЦикл трикарбоновых кислот впервые был открыт английским биохимиком
Г. Кребсом. Он первым постулировал значение данного цикла для
полного сгорания пирувата, главным ис-точником которого является
гликолитическое превращение углеводов. цикл Кребса – общий конечный
путь окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые
превращается в процессе катаболизма большая часть органических
молекул, играющих роль «клеточного топлива»: углеводов, жирных
кислот и аминокислот. Образовавшийся в результате окислительного
де-карбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА вступает в
цикл Кребса. Данный цикл происходит в матриксе митохондрий и
состоит из восьми последовательных реакций (рис. 10.9). Начинается
цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования
лимонной кислоты (цитрата). Затем лимонная кислота (шестиуглеродное
соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух
декарбоксилирований (отщепление СО2) теряет два углеродных атома и
снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное
соединение), т.е. в результате полного оборота цикла одна молекула
ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула окса-лоацетата
регенерируется. Рассмотрим все восемь последовательных реакций
(этапов) цикла Кребса.Рис.
Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Первая
реакция катализируется ферментом цит-рат-синтазой, при этом
ацетильная группа ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом, в
результате чего образуется лимонная кислота:В
результате второй реакции образовавшаяся лимонная кислота
подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой
кислоты, которая, присоединяя молекулу воды, переходит в
изолимонную кислоту (изоцитрат). Катализирует эти обратимые реакции
гидратации–дегидратации фермент аконитатгидратаза (аконитаза). В
результате происходит взаимоперемещение Н и ОН в молекуле цитрата:
Третья реакция. Изолимонная кислота дегидрируется в присут-ствии
НАД-зависимой изо-цитратдегидрогеназы. В ходе
изоцит-ратдегидрогеназной реакции изолимонная кислота одновременно
декарбоксилируется.
Во время четвертой реакции происходит окислительное
декар-бокси-лирование α-кетоглутаровой кислоты с образованием
высокоэнергетического соединения сукцинил-КоА. в реакции принимают
участие 5 коферментов: ТПФ, амид липоевой кислоты, HS-KoA, ФАД и
НАД+
Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтета-зой. В
ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ и неорганического
фосфата превращается в янтарную кислоту (сукцинат). Одновременно
происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет
высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:
В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаро-вую
кислоту. Окисление сукцината катализируется
сукцинатде-гидрогеназой, в молекуле которой с белком прочно
(ковалентно) связан кофермент ФАД.
Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента
фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая
кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота
(малат).
Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под
влиянием митохондриальной НАД-зависимой ма-латдегидрогеназы
происходит окисление L-малата в оксалоацетат:Как
видно, за один оборот цикла, состоящего из восьми ферментативных
реакций, происходит полное окисление («сгорание») одной молекулы
ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное
поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты (НАД+ и ФАД),
перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова
окисляться. Это окисление осуществляется в системе переносчиков
электронов в дыхательной цепи (в цепи дыхательных ферментов),
локализованной в мембране митохондрий.