Вопрос 59 Цикл лимонной кислоты: последовательность реакций и характеристика ферментов. Роль цикла в метаболизме.

Цикл лимонной кислоты (цитратный цикл, цикл Кребса, цикл трикарбоновых

кислот, ЦТК) – заключительный этап катаболизма, в котором углерод ацетильного остатка ацетил-КоА окисляется до 2 молекул СO₂.

Атомы водорода, освобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях,

доставляются в ЦПЭ при участии NAD- и FAD-зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходят синтез воды и окислительное фосфорилирование АДФ. Связь между атомами углерода в ацетил- КоА устойчива к окислению. В условиях организма окисление ацетильного остатка происходит в несколько этапов, образующих циклический процесс из 8 реакций.

1. Образование цитрата: углеродный атом метильной группы ацетил-КоА

связывается с карбонильной группой оксалоацетата; одновременно расщепляется тиоэфирная связь и освобождается коэнзим A. Реакция сопровождается потерей большого количества энергии в виде теплоты.

Фермент: цитратсинтаза, фермент, локализованный в матриксе митохондрий.

2. Превращение цитрата в изоцитрат: обратимая реакция.

Фермент: аконитаза, назван по промежуточному продукту, цис-аконитовой кислоте, которая предположительно образуется в реакции (не обнаруживается в свободном виде, так как не отделяется от активного центра фермента до завершения реакции).

3. Окислительное декарбоксилирование изоцитрата: обр. α-кетоглутарата

Фермент: изоцитратдегидрогеназа.

Существуют 2 формы изоцитратдегидрогеназы: одна содержит в качестве

кофермента NAD⁺ (локализован в митохондриях и участвует в ЦТК), вторая – NADP⁺. (присутствует и в митохондриях, и в цитоплазме, играет иную метаболическую роль).

• Это самая медленная реакция цитратного цикла.

• АДФ – аллостерический активатор фермента.

4. Окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата: α-КГ подвергается

окислительному декарбоксилированию с образованием сукцинил-КоА, СO₂ и NADH + Н⁺. Фермент: α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, который по структуре и функциям сходен с пируватдегидрогеназным комплексом (ПДК).

Подобно ПДК, он состоит из 3 ферментов:

• α-кетоглутаратдекарбоксилазы

• дигидролипоилтранссукцинилазы

• дигидролипоилдегидрогеназы.

В этот ферментный комплекс входят 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, ли- поевая кислота, NAD⁺ и FAD.

Отличие этой ферментной системы от ПДК: она не имеет сложного механизма

регуляции, какой характерен для ПДК (в этом комплексе отсутствуют регуляторные субъединицы)

5. Превращение сукцинил-КоА в сукцинат

Фермент: сукцинаттиокиназа

Сукцинил-КоА – высокоэнергетическое соединение. В митохондриях разрыв

тиоэфирной связи сукцинил-КоА сопряжён с реакцией фосфорилирования гуанозиндифосфата (ГДФ) до гуанозинтрифосфата (ГТФ). Промежуточный этап реакции – фосфорилирование молекулы фермента по одному из гистидиновых остатков АЦ. Затем остаток фосфорной кислоты присоединяется к ГДФ с образованием ГТФ.

6. Дегидрирование сукцината: он превращается в фумарат

Фермент: сукцинатдегидрогеназы – флавопротеин, молекула которого содержит прочно связанный кофермент FAD. Прочно связана с внутренней митохондриальной мембраной.

Состоит из 2 субъединиц, одна из которых связана с FAD.

Обе субъединицы содержат железосерные центры; одна – Fe₂S₂, а другая – Fe₄S₄. В железосерных центрах атомы железа меняют свою валентность, участвуя в транспорте электронов.