Реакции ЦТК

Цикл трикарбоновых кислот включает 9 реакций (рис.3).

1. Синтез лимонной кислоты. Щавелево-уксусная кислота (оксалоацетат) конденсируется с поступающей в цикл активной ук­сусной кислотой - ацетил-КоА. Необходимая для синтеза энергия поставляется за счет разрыва тиоэфирной связи в ацетил-КоА. Катализируется реакция цитратсинтазой.

2 и 3. Изомеризация лимонной кислоты в изолимонную. Обе реакции катали­зируются одним ферментом - аконитазой.

4. Окисление и декарбоксилирование изоцитрата. Катализируется комплексом ферментов, среди которых - НАД-зависимая дегидрогеназа. В результате образуется α-кетоглутарат. При этом НАД восстанавливается до НАДН₂. Шестиуглеродная изолимонная кислота теряет один атом углерода в виде СО₂.

5. Окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата осуществляется сложным комплексом ферментов, включающим дегидрогеназы. Конечными продуктами здесь являются сукцинил-КоА и СО₂. Таким образом, теряется еще один атом углерода и образуется четырёхуглеродная кислота. На этом этапе также высвобождается энергия в виде восстановленного НАДН₂.

6. Тиокиназная реакция. Сукцинил-коА гидролитически теряет HS-KoA. Эне­ргия тиоэфирной связи используется для синтеза ГТФ из ГДФ (субстратное фосфорилирование). Высвобождается свободная янтарная кислота - сукцинат. Реакция катализируется тиокиназой.

7. Окисление сукцината осуществляется ФАД-зависимой дегидрогеназой, ко­торая прочно связана с внутренней мембраной митохондрий, в отличие от всех остальных ферментов ЦТК, которые, локализуются в матриксе. ФАД восстанавливается. Образуется фумаровая кислота.

8. Гидратация фумарата катализируется фумаразой. Образуется яб­лочная кислота - малат.

9. Окисление малата. НАД-зависимая малатдегидрогеназа превращает яблочную в щавелево-уксусную кислоту. Восстанавливается НАД. Цикл замыкается. Щавелевоуксусная кислота готова вновь прореагировать с очередной молекулой ацетил-КоА.

Суммарная реакция ЦТК выглядит следующим образом:

Ацетил-коА+2 Н₂O + 3 НАД + ГДФ + Н₃РO₄ + ФАД à

à 2 СO₂ + HS-кoA + 3 НАДН₂ + ГТФ + ФАДН₂

Таким образом, результатом всех реакций ЦТК является окисление одной молекулы двууглеродной уксусной кислоты до двух молекул СO₂ с высвобождением энергии.

Энергетика ЦТК. Окисление трех молекул НАДН₂ в дыхательной цепи сопро­вождается образованием девяти молекул АТФ. Окисление там же одной молекулы ФАДН₂ приводит к образованию двух молекул АТФ. Энергетическая ценность ГТФ идентична АТФ. В результате окисления одной молекулы CH₃-CO-S-кoA в ЦТК образуется энергия, эквивалентная 12 молекулам АТФ.

В ЦТК имеется два регуляторных фермента: цитратсинтаза (1-ая реакция) и изоцитратдегидрогеназа (2-ая реакция). Оба фермента ингибируются АТФ и НАДН₂, изоцитратдегидрогеназа акти­вируется АДФ и НАД, а цитратсинтаэа активируется своим субстратом - щавелево-уксусной кислотой.

Все реакции цикла трикарбоновых кислот, за исключением окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата, обратимы. Следствием этого является то, что ЦТК "работает" не только в процессе катаболизма, но и в анаболизме. Так щавелево-ук-сусная кислота после аминирования становится аспарагиновой кислотой, сукцинил-коА служит предшественником в синтезе гема, α-кетоглутарат после аминирования превращается в глутаминовую кислоту.

Дата добавления: 2015-07-13