43.Цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса)
Цикл лимонної кислоти - ЦТК - цикл Кребса
Цикл лимонної кислоти являє собою серію реакцій, що протікають у мітохондріях, у ході яких здійснюється катаболізм ацетильних груп (до 2З2) і утворення відновлених еквівалентів (НАДН + Н+ і ФАДН2), що є субстратамі (донорамі електронов) у реакціях дихального ланцюга й тісно пов'язаного з нею аеробного фосфорилирования.
Перша реакція каталізується ферментом, цитратсинтазой, при цьому ацетильна група ацетил-Коа конденсується з оксалатом, у результаті утвориться лимонна кислота
Друга реакція. лимонна кислота, що утворилася, піддається дегідруванню з утворенням цис-аконитівої кислоти, що приєднучи молекулу води, переходить в ізолимонну кислоту (ізоцитрат)
Третя реакція лімітує швидкість циклу Кребса. Ізолимонна кислота дегидруєтья в присутностіі НАД-залежної ізоцитратдегідрогенази
У ході ізоцитратдегідрогеназної реакції ізолимонна кислота одночасно декарбоксилюється. Фермент для прояву своєї активності має потребу в іонах Мg2+ або Мn2+.
Четверта реакція. Відбувається окисне декарбоксилювання альфа-кетоглутарової кислоти з утворенням високоенергетичної сполуки сукцинил-Коа. Механізм цієї реакції подібний з окисного декарбоксилювання пирувату до ацетил-Коа. У реакції беруть участь 5 коферментів: ТПФ, амідліпоевої кислоти, НS-коа, ФАД і НАД+.
П'ята реакція каталізується ферментом сукцинил-коа-синтетаза. У ході цієї реакції сукцинил-Коа при участі ГТФ і неорганічного фосфату перетворюється в бурштинову кислоту (сукцинат). Одночасно відбувається утворення високоергичного фосфатного зв'язку ГТФ за рахунок високоергичного тиоефірного зв'язку сукцинил-Коа:
Шоста реакція. Сукцинат дегідрирується у фумарову кислоту. Окислювання сукцинату каталізується сукцинатдегідрогеназой, у молекулі якої з білком міцно (ковалентно) зв'язаний кофермент ФАД, а сам фермент міцно пов'язаний із внутрішньої митохондріальной мембраною:
Сьома реакція. Фумарова кислота під дією ферменту фумаратгідроатази (фумарази) гідротирується й виходить L-яблучна кислота (малат)
Восьма реакція. Відбувається окислювання L-малата в оксалоацетат під дією митохондріальной НАД-залежної малатдегідрогенази:
Таким чином, за один оборот циклу складає з 8 ферментативних реакцій, відбувається повне окислювання однієї молекули ацетил-Коа з утворенням 12 молекул АТФ.
Енергетика ЦТК:
Утвориться 3 НАДН 2, 1 ФАДН2 і ГТФ.
Кожна молекула НАДН2 дає в системі тканьового дихання 3 молекули АТФ, ФАДН2 - 2 молекули АТФ і ГТФ - 1 молекулу АТФ.
3*3АТФ + 2АТФ + 1АТФ = 12АТФ
Регуляція циклу Кребса
Реакція, що Лімітує, усього циклу Кребса - реакція синтезу цитрату (фермент цитратсинтаза).
Регуляторні ферменти циклу Кребса:
1. Пируватдегідрогеназа (інгібітори: АТФ, НАДН+ Н+, цитрат, ацетил-Коа; активатори: АДФ, НАД+, глюкозо-6-фосфат, Са2+, Mg2+, HS-Ko, фруктозо - 1,6 - дифосфат).
2. Цитратсинтаза (інгібітори: АТФ, НАДН+ + Н+, ВЖК, сукцинил-Коа; активатори: НАД+, АДФ).
3. Ізоцитратдегідрогеназа декарбоксилируюча (інгібітори: АТФ, НАДН + Н+; активатори: АДФ, НАД+, Мn2+).
4. -кетоглутаратдегідрогеназний комплекс (інгібітори: АТФ, НАДН + Н+, активатори: АДФ, НАД+).
Пировиноградна кислота є одним із центральних метаболітів вуглеводного обміну. Вона утвориться в процесі розпаду глюкози й глікогену в тканинах, при окислюванні молочної кислоти, а також у результаті перетворень ряду амінокислот. При окисному декарбоксилюванні ПВК утвориться ацетил-Коа, що вступає в цикл Кребса. Пировиноградна кислота є одним з основних субстратів глюконеогенеза
Біохімічні функції циклу Кребса:
Інтегративна - поєднує 3 шляхи катаболізму білків, вуглеводів, ліпідів.
Катаболічна - поставляє субстрати для ЦПЭ; утворить 2 молекули З2, изоцитрат, -кетоглутарат, малат, 3НАДН + Н+, ФАДН2.
Анаболічна - проміжні з'єднання циклу лимонної кислоти включаються в наступні процеси біосинтезу:
глюконеогенез - перетворення ПВК і оксалоацетата в глюкозу,
синтез ВЖК із ацетил-Коа,
синтез замінних амінокислот реакціями переамінування -кетокислот (ОАА, -кетоглутарата, ПВК),
синтез пиримидинових і пуринових основ,
синтез порфиринів із сукцинил-Коа,
синтез ізопреноїдів з ацетил-Коа,
интез кетонових тіл з ацетил-Коа.
Центральна роль ацетил-Коа в метаболізмі визначається тим, що, будучи продуктом катаболізму вуглеводів, ліпідів і амінокислот, ОН може бути або повністю окислений у циклі лимонної кислоти й дихального ланцюга або ж використаний у якості активного проміжного з'єднання для синтезу.
Енергетична роль ЦТК
За період кожного циклу утвориться 1ГТФ, 3 НАДН + Н+ і ФАДН 2, які генерують утворення 12 молекул АТФ (ГТФ - у субстратном фосфорилюванні, а відновлені еквіваленти - в окисному фосфорилюванні). ЦТК - амфиболічний цикл, тому що ОН створює продукти, що окисляються, і продукти для анаболізму
