ЦИКЛ ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ (КРЕБСА)

Цикл лимонної кислоти, або цикл Кребса, - метаболічний процес, який представляє собою цикл реакцій, що протікають в матриці мітохондрій, в ході яких здійснюється окислення ацетильних груп (рис. 13.1). При окисленні ацетильних груп

цикл Кребса

Мал. 13.1. цикл Кребса

утворюються іони водню, в наступних метаболічних стадіях взаємодіють з виділенням вільної енергії, необхідної для функціонування тканин.

Продукт гліколізу - піруват вступає в реакції циклу Кребса, попередньо перетворюючись в ацетил-СоА (ацетілко- ензим А). У цитратному циклі синтезується АТР, як в більшості таких реакцій, а гуанозінтріофосфат (GTP), який легко перетворюється в АТР під дією ферменту - нуклео- зіддіфосфаткінази (на рис. 13.1 не показано).

РОЛЬ ацетил-СоА. ВТОРИННІ ШЛЯХИ катаболізму ГЛЮКОЗИ

Сумарну реакцію перетворення пірувату в ацетил-СоА можна записати в такий спосіб:

Реакція каталізується піруватдегідрогенази і тому називається піруватдегідрогеназного. Ця реакція необоротна (Д G ° = = - 33,5 кДж / моль). Звідси випливає, що в організмі жирні кислоти не можуть безпосередньо перетворюватися в глюкозу.

Ацетильную групи знаходяться в складі ацетил-СоА, який є тіоефір оцтової кислоти і коферменту А. До складу СоА входить також пептид і вітамін А.

Цикл лимонної кислоти є основним шляхом в процесах глюконеогенезу. Ця система реакцій починається з приєднання ацетильную залишку ацетилкофермента А до оксалоацетата (солі щавелевоуксусной або кетоянтарной кислоти) з утворенням солі трикарбонових лимонної кислоти - цитрату.

Далі цитрат зазнає ряд послідовних перетворень, що супроводжуються двома актами декарбоксилирования, т. Е. Виділення С0 2 , і що призводять в остаточному підсумку до регенерації оксалоацетата. Цикл лимонної кислоти, або цикл трикарбонових кислот, здійснюється через наступні стадії.

1. Взаємодія ацетилкофермента А з оксалоацетата каталізується ферментом цитрат-синтази і полягає в приєднанні атома вуглецю метальних групи ацетильную залишку до карбонильному вуглецю оксалоацетата при одночасному гідролізі тіоефірной зв'язку:

2. Ізомеризація цитрату в ізоцитрат каталізується ферментом аконітаза. Реакція проходить через проміжне утворення аконітата шляхом дегідратації цитрату і подальшої гідратації аконітата з перетворенням його в ізоцитрат:

3. Окислення гідроксигрупи ізоцитрату до карбонільної групи за участю NAD + . Реакція супроводжується елімінацією карбоксильної групи в p-положенні до утворилася кето- групі. Каталізатором служить ізоцитратдегідрогеназа:

4. Окислювальне декарбоксилювання а-кетоглутарата каталізується ферментом а-кетоглутарат дегідрогеназ, що входить до складу а-кетоглутарат дегідрогеназну комплексу. Реакція призводить до утворення сукцинилкофермента А і виділенню другої молекули СОГ:

5. Фосфорилування GDP, поєднане з гідролізом мак роергіческой тіоефірной зв'язку в сукцинилкофермента А, каталізується ферментом сукцинат-СоА лігази (утворює GDP). Реакція призводить до вивільнення сукцината:

6. Перетворення сукцинату в фумарат. Реакція каталізується ферментом сукцинат дегідрогеназ, що входить до складу комплексу коферменту Q, який є рухомим акцептором електронів:

7. Гідратація подвійного зв'язку фумарата з утворенням мала- та (солі яблучної кислоти). Каталізується фумарат-гідратазой (фумарази):

8. Окислення гідроксигрупи Manama до кетогрупи. Реакція призводить до регенерації оксаюацетата, каталізується ферментом малатдегідрогеназа (цикл замикається):

Сумарне стехиометрическое рівняння циклу Кребса можна записати у вигляді

Цикл лимонної кислоти є загальним кінцевим шляхом окислення вуглеводів, ліпідів і білків, так як в ході метаболізму глюкоза, жирні кислоти і амінокислоти перетворюються в ацетил-СоА. Через проміжні сполуки даного циклу синтезується 12 фосфатних зв'язків.

Цикл лимонної кислоти - це механізм накопичення більшої частини вільної енергії в результаті окислення вуглеводів, ліпідів і білків.

У аеробних організмів ацетил-СоА є важливим вузловим ланкою в процесах окислення основних біоорганічних речовин (білків, вуглеводів і ліпідів), так як процеси їх катаболізму зводяться до утворення ацетил-СоА, який в свою чергу «запускає» головний катаболический шлях - цикл лимонної кислоти .

Ацетил-СоА вступає в цикл разом з лимонною кислотою і окислюється до оксалоацетата, поставляючи відновлені еквіваленти {2Н + } (NADH, FADH2). Подальше їх окислення в дихальному ланцюгу відбувається в умовах сполучення з фосфорилюванням ADP. За один оборот циклу утворюється 11 молекул АТР шляхом окисного фосфорилювання і однієї GTP на субстратном рівні при перетворенні сукцинил-СоА в сукцинат. Одна фосфатная зв'язок генерується на стадії каталізірованія сук- цінілкіназой.

З урахуванням АТР, що утворюються в ланцюзі перенесення електронів при окисленні NADH і CoQH 2 , згоряння ацетильную залишку в циклі карбонових кислот призводить до утворення 12 макроергічних пірофосфатних зв'язків (12 біоенергетичних еквівалентів).

Головне завдання циклу - безперебійне забезпечення «паливом» процесу генерації енергії в мітохондріях.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >