Реакции цикла Кребса

Полное окисление ацетилкоэнзима А до Н₂О и СО₂ осуществляется мультиферментным ансамблем, обеспечивающим протекание серии реакций, которая называется циклом Кребса. За свое открытие ученый Г. Кребс в 1953 году стал нобелевским лауреатом. Цикл Кребса еще называют циклом лимонной кислоты или циклом ди- и трикарбоновых кислот.

1 стадия – реакция нуклеофильного присоединения ацетил коэнзима А по двойной связи карбонильной группы оксалоацетата, сопровождаемой О-В дисмутацией, на что указывает изменение степеней окисления атомов углерода. Образующийся цитрилкофермент А легко гидролизуется до цитрата (аниона лимонной кислоты) и коэнзима А

СОО^-

| ^- ООС СН₂СОО^- Н₂О

Н – СН₂ – С = О + О = С С

| | НО СН₂СО SКоА

SКоА СН₂СОО^-

ацетилкоэнзим А

^- ООС СН₂СОО^-

С

НО СН₂СОО^- + SКоА

Цитрат коэнзим А

2 стадия заключается в изомеризации цитрата в изоцитрат, которая осуществляется путем последовательных реакций: дегидратации исходного цитрата и гидратация образующегося промежуточного продукта:

^- ООС СН₂СОО^- - Н₂О ^-ООССН₂ Н Н₂О

С С = С

НО СН₂СОО^{- -}ООС СОО^-

Цитрат

^-ООССН₂

СН – СН – СОО^-

|

^-ООС ОН изоцитрат

3а стадия – дегидрирование (окисление) изоцитрата дегидрогеназой с окисленной формой кофермента НАД⁺ с образованием оксалосукцината:

^-ООССН₂ ^-ООССН₂

СН – СН – СОО^- + НАД⁺ СН – С – СОО^- + НАД(Н) + Н⁺

| || в ЭТЦ для

^-ООС ОН ^-ООС О образования 3-х

изоцитрат оксалосукцинат молекул АТФ

3б стадия – декарбоксилирование оксалоацетата в 2 оксалоглутарат в результате внутримолекулярной дисмутации:

^-ООССН₂

СН – С – СОО^- + Н^{+ -}ООССН₂ – СН₂ – С – СОО^- + СО₂ ↑

|| ||

^-ООС О О

оксалосукцинат 2-оксалоглутарат

4 стадия является реакцией окислительного декарбоксилирования, происходящей под действием двух коферментов: НАД⁺ (окислитель) и НSКоА – и сопровождаемой межмолекулярной дисмутацией. На этом заканчивается этап окисления ацетильного остатка ацетилкофермента до СО₂ и Н₂О:

О SКоА

|| |

О ОССН₂ – СН₂ – С – СОО^- + НАД⁺ + НSКоА ООССН₂ – СН₂ – С + СО₂↑ +

||

2-оксалоглутарат О

сукцинил -кофермент А

+ НАД(Н)

в ЭТЦ для

образования 3-х

молекул АТФ

5 стадия заключается в гидролизе сукцинил-кофермента А. это – экзэргоническая реакция, с которой сопряжен синтез одной молекулы АТФ:

СН₂ – СОО^- СН₂ – СОО ^-

| + Н₂О | + НSКоА ∆G= - 33 кДж/моль

СН₂ – СОSКоА СН₂ – СОО ^- энергия на синтез

одной молекулы АТФ

6 стадия является реакцией дегидрирования сукцината а фумарат дегидрогеназой с окисленной формой кофермента ФАД, сопровождаемой межмолекулярной дисмутацией:

С Н₂ – СОО^{- -}ООС Н

| + ФАД С = С + ФАД(2Н)

С Н₂ – СОО^- Н СОО^- в ЭТЦ для

образования

сукцинат фумарат 2-х молекул АТФ

7 стадия заключается в присоединении воды по кратной межуглеродной связи с образованием исключительно L-малата (аниона оксиянтарной кислоты). Это реакция сопровождается внутримолекулярной дисмутацией:

Н

^- ООС Н |

С = С + Н₂О ^- ООС – С – СН₂СОО^-

|

Н СОО^- ОН

Фумарат L-малат

8 стадия, сопровождаемая межмолекулярной дисмутацией, приводит к регенерации оксалоацетата за счет дегидрирования L-малата дегидрогеназой и окисленной формой кофермента НАД⁺:

Н

|

^- ООС – С – СН₂СОО^- + НАД^{+ -}ООС – С – СН₂СОО^- + НАД(Н) + Н⁺

| || в ЭТЦ для бразования

ОН О 3-х молекул АТФ

L-малат оксалоацетат

Образующийся оксалоацетат опять вступает в реакцию 1 стадии.