Цикл трикарбоновых кислот

Трикарбоновых кислот цикл (цикл Кребса), циклическая последовательность ферментативных реакций (схема 1; названия неионизированных форм кислот см. в ст. Обмен веществ), в которых осуществляются превращения ди- и трикарбоновых кислот, образующихся как промежут. продукты в организме животных, в растениях и микробах.

Схема 1. Цикл трикарбоновых кислот.

Одновременно цикл трикарбоновых кислот, путь окисления до СО₂ и Н₂О аминокислот, жирных кислот и углеводов. которые вступают в этот цикл на разл. его стадиях (схема 2). Кроме того, образующиеся ди- и трикарбоновые кислоты могут быть исходными субстратами в биосинтезе мн. соед. (схема 3). Так, оксалоацетат - субстрат в глюконеогепезе; сукцинил-КоА - промежуточный продукт в синтезе порфиринов, ацетил-КоА-в синтезе жирных кислот, стероидов, ацетилхолина. Образующийся в цикле СО₂ используется в реакциях карбоксилирования в синтезе жирных кислот, орнитиновом цикле и др. Участие цтк в биосинтезе и катаболизме мн. веществ обусловливает его важное место в обмене веществ.

Трикарбоновых кислот цикл широко распространен у всех аэробных организмов, у эукариот (все организмы, за исключением бактерий и синезеленыхводорослей) он осуществляется в митохондриях.

Суммарная реакция трикарбоновых кислот цикла у животных имеет вид:

CH₃C(O)SKoA + 3НАД + ФАД + ГДФ + F + Н₂О:: 2СО₂ + 3НАДН + ФАДН + ГТФ + 2Н + KoASH

НАДН и НАД, ФАДН и ФАД-соответственно восстановленные и окисленные формы кофермента никотинамидадениндинуклеотида (см. Ниацин) и кофермента флавинадениндинуклеотида(см. Рибофлавин); ГДФ и ГТФ-соотв. гуанозинди- и гуанозинтрифосфат, Ф-неорг. фосфат, KoASH-кофермент А.

НАДН и ФАДН, образующиеся в цикле, окисляются в цепи переноса электронов (см. Дыхание. Окислительное фосфорилирование) с образованием АТФ, который играет важную роль в энергетич. обмене.

В реакции 1 цикла, катализируемой цитрат - оксалоацетатлиазой, CH₃C(O)SKoA стерео специфично конденсируется с карбонильной группой оксалоацетата с образованием цитрата и свободного KoASH. Реакция сопровождается значительным изменением свободной энергии (D G ⁰ — 32,24 кДж/моль) и является практически необратимой. Активность митохондриального фермента у дрожжей ингибируется АТФ.

Реакция 2 цикла, катализируемая аконитатгидратазой, изомеризация цитрата в изоцитрат путем последовательной дегидратации - регидратации через промежут. образование цис -аконитата. Реакция обратима, равновесие сдвинуто в сторону синтеза цитрата, однако в условиях непрерывного функционирования цикла конечным продуктом реакции является изоцитрат.

В реакции 3, катализируемой НАД- или НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназой, происходит дегидрирование изо-цитрата приатоме С-2 с одновременным декарбоксилированием и образованием 2-оксоглутарата и СО₂.

Реакция 4 катализируется мультиферментным 2-оксоглутаратдегидрогеназным комплексом, состоящим из трех осн. ферментов: 2-оксоглутаратдегидрогеназы, дигидролипоилсукцинилтрансферазы и дигидролипоилдегидрогеназы.

Схема 2. Цикл трикарбоновых кислот и катаболич. реакции. Двойными стрелками отмечены многостадийные реакции; семиальдегиды кислот ω-оксокислоты.

Сукцинил-КоА в реакции 5, катализируемой сукцинил-КоА-синтетазой, подвергается распаду, в результате которого энергия тиоэфирной связи сукцинил-КоА запасается в виде синтезированного нуклеозидтрифосфата (у бактерий, грибов, растений-АТФ, у животных - ГТФ).

В реакции 6, катализируемой сукцинатдегидрогеназой, происходит превращение сукцината в фумарат. Фермент входит в состав более сложного сукцинатдегидрогеназного комплекса (комплекса II) дыхат. цепи, поставляя восстановит.эквиваленты, образующиеся в реакции, в дыхат. цепь.

Фумаратгидратаза, катализирующая реакцию 7, осуществляет гидратированиефумарата с образованием L-малата. Активностьфермента ингибируется АТФ.

Последняя реакция цикла, 8, катализируется L-малатдегидрогеназой; L-малат при этом превращается в оксалоацетат, который может взаимодействовать с новой молекулой ацетил-КоА. Реакция обратима, равновесие сдвинуто в сторону образования L-малата (D G ⁰ +29,73 кДж/моль), но в условиях функционирования цикла конечным продуктом реакции является оксалоацетат.

У большинства растений, тесное сопряжение цикла с дыхательной цепью преодолевается развитием альтернативных несопряженных путей окисления, позволяющих поддерживать дыхательная активность и активность трикарбоновых кислот цикла на высоком уровне даже в условиях высокого фосфорильного потенциала.

Дата добавления: 2015-08-27