Цикл лимонной кислоты

Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты

Реакция катализируется тремя ферментами, работающими в определенной последовательности и объединенными в пируватдегидрогеназный комплекс. Пируватдекарбоксилазный комплекс находится на внутренней мембране митохондрий и соединен с ней со стороны матрикса.

Первый фермент комплекса - пируватдекарбоксилаза. Фермент катализирует отщепление карбоксильной группы в виде СО₂, а ацетильный остаток присоединяет к липоевой кислоте - коферменту второго фермента с образованием ацетил-липоата. Кофермент пируватдекарбоксилазы - тиаминдифосфат.

Второй фермент комплекса - дигидролипоат-ацетилтрансфераза. Имеет два кофермента: липоевую кислоту, прочно соединенную с ферментом, и кофермент А, объединяющийся с ферментом в момент реакции. Дигидролипоат-ацетилтрансфераза катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с липоевой кислотой на второй кофермент HS-СоА с образованием ацетил-СоА. Липоевая кислота превращается в дигидролипоат.

Дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты отщепляет водород от липоевой кислоты и переносит его на NAD⁺ с образованием NADH+H⁺

NADH+H⁺ далее поступает в дыхательную цепь, основная часть ацетил-СоА вступает в цитратный цикл. Также ацетил-КоА может расходоваться в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, кетоновых тел.

Цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот) - это система реакций, приводящая к полному окислению двухуглеродного ацетильного фрагмента, имеющего различное происхождение. Цитратный цикл является общим конечным путем окисления белков, жиров и углеводов. Все реакции цитратного цикла локализованы в митохондриях.

Цикл назван в честь Ханса Кребса, который описал многие из этих реакций и в 1953 году получил Нобелев­скую премию.

Цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот) - это система реакций, приводящая к полному окислению двухуглеродного ацетильного фрагмента различного происхождения. Цитратный цикл является общим конечным путем окисления белков, жиров и углеводов. Все реакции цитратного цикла локализованы в митохондриях. В ходе одного полного цикла происходит:

- полное окисление ацетильного остатка до двух молекул СО₂;

- образование трех молекул NADH+H⁺ и одной молекулы FADH₂;

- образование одной молекулы ГТФ в результате субстратного фосфорилирования.

Ряд промежуточных продуктов цитратного цикла служат предшественниками для синтеза других соединений. Так сукцинил-СоА используется для синтеза гема, оксалоацетат и a -кетоглутарат - для синтеза аспарагиновой и глутаминовой кислот.

Первая реакция цикла - это конденсирование ацетилКоА и оксалоацетата. При этом продуктом реакции является цитрат. Реакцию катализирует цитратсинтаза.

Вторая реакция: изомеризация цитрата в изоцитрат через образование промежуточного продукта (аконитат, который остается связанным с ферментом) Реакцию катализирует аконитаза.

Изоцитрат превращается в a-кетоглутарат (2-оксоглутарат). Реакцию катализирует и зоцитратдегидрогеназа. В реакции происходит восстановление НАД+ до НАДН + Н⁺. СО₂, который образуется в этой реакции, идёт на синтез цитрата.

a-кетоглутарат превращается в сукцинилКоА с помощью альфа-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса. В ходе этой реакции образуется СО₂. Эта реакция - единственная необратимая реакция из десяти, составляющих ЦТК. В реакции происходит восстановление НАД+ до НАДН + Н⁺. Сукцинил-КоА - представляет собой соединение, содержащее высокоэнергетическую тиоэфирную связь.

Сукцинил-КоА превращается в сукцинат и кофермент А. Реакцию катализирует с укцинилКоАсинтетаза (сукцинилтиокиназа). Энергия расщепления тиолсложноэфирной связи используется на образование фосфоангидридной связи: из ГДФ образуется ГТФ. Эта реакция субстратного фосфорилирования. ГТФ превращается в АТФ в реакции, катализируемой нуклеозиддифосфаткиназой. Сукцинат превращается в фумарат с последующим восстановлением ФАД. Реакцию катализирует сукцинатдегидрогеназа.

Фумарат превращается в малат. Реакцию катализирует фумараза. Малат превращается в оксалоацетат с последующим восстановлением НАД+ до НАДН + Н⁺. Реакцию катализирует малатдегидрогеназа.

Общий энергетический баланс цитратного: за счет восстановленных форм коферментов путем окислительного фосфорилирования в клетке синтезируются 9, а с учетом реакции субстратного фосфорилирования (и последующего превращения ГТФ в АТФ) - 10 молекул АТФ. Окисленные коферменты вновь возвращаются в реакции общих путей катаболизма. Регенерация коферментов - это обязательное условие для протекания реакции дегидрирования.

Анаболические процессы быстро истощают пул некоторых метаболитов цитратного цикла. Поэтому их запас постоянно пополняется за счет метаболитов, поступающих из других источников. Ферментативные процессы, пополняющие запас промежуточных продуктов цикла, называются анаплеротическими (возмещающими) реакциями. К ним относятся, например, реакции катаболизма некоторых аминокислот с образованием пирувата.

Дата добавления: 2014-01-14