Цикл кребса

Практически во всех организмах цикл Кребса выступает в роли центрального метаболического пути углерода, входящего в состав всех основных классов биомолекул, а также, совместно с процессом окислительного фосфорилирования является основным источником метаболической энергии в форме АТФ. Цикл лимонной кислоты состоит из 8 стадий (работают 8 ферментов). Начинается он с конденсации оксалоацетата (ЩУК) с ацильным остатком ацетил-КоА с образованием цитрата и оканчивается опять-таки образованием ЩУК.

СООН

СН₃ СООН СН₂

+Н₂О,-HS-КоА - Н₂О

С = О + СН₂ НО – С – СООН

цитратсинтаза

S – КоА С = О СН₂ аконитатги-

ратаза

СООН СООН

Ацетил-КоА ЩУК лимонная к-та

СООН СООН СООН

НАД⁺ НАДН₂

СН₂ + Н₂О СН₂ - СО₂ СН₂

С – СООН аконитатгидратаза СН – СООН изоцитрат ДГ СН₂

СН СНОН С = О

СООН СООН СООН

Цис-аконитовая к-та Изолимонная к-та -кетоглутаровая

кислота

НАД⁺ НАДН₂ СООН СООН

- СО₂, +НS-КоА ГТФ

СН₂ СН₂

-кетоглутарат СН₂ ГДФ + Ф_н ,–НS-КоА СН₂

ДГ комплекс

С = О сукцинилтио- СООН

киназа янтарная к-та

S – КоА (сукцинат)

Сукцинил-КоА

ФАД ФАДН₂ СООН СООН НАД⁺ НАДН₂

+ Н₂О

СН СН₂

Сукцинат ДГ фумаратгид- Малат ДГ

СН ратаза СНОН

(фумараза)

СООН СООН

Фумаровая к-та яблочная к-та (малат)

СООН

СН₂

С = О

СООН

Оксалат (ЩУК)

В ходе одного полного цикла происходит:

1. Полное окисление ацетильного остатка до двух молекул СО₂.

2. Образование 3 молекул НАДН и одной молекулы ФАДН₂.

3. Образование 1 молекулы ГТФ.

Рассмотрим работу отдельных ферментов:

• Цитратсинтаза – идет образование –С-С- связи, но эта реакция не требует расхода АТФ. Необходимая энергия обеспечивается гидролизом тиоэфирной связи. При этом увеличивается реакционная способность -углеродного атома ацетила. Фермент обладает высокой специфичностью, а сама реакция представляет собой объект регуляции всего цикла. Ингибитором фермента являются: АТФ, НАДН и сукцинил-КоА.

• Аконитаза – катализирует переход цитрата в изоцитрат путем дегидратации цитрата до цис-аконитовой кислоты с последующей её гидратациеё в изолимонную кислоту. Обладает абсолютной стереоспецифичностью. В регуляции значительной роли не играет. Ингибируется фтороцитратом (этим объясняется токсичность некоторых растений, содержащих фторацетат, из которого синтезируется фторцитрат).

• Изоцитратдегидрогеназа (декарбоксилирующая) – катализирует первую из трех реакций цикла, в ходе которых синтезируется НАДН. Играет одну из основных регуляторных ролей цикла. Активаторы – АДФ, НАД⁺; ингибиторы – АТФ, НАДН. Изоцитратдегидрогеназа обнаружена и в цитоплазме, где она катализирует аналогичную реакцию, но использует в качестве кофермента – НАДФ. В цитоплазме этот фермент играет роль источника -кетоглутарата для синтеза аминокислот и источника НАДФН, который используется для каталитических реакций. Продукт реакции – α-кетоглутарат.

• -Кетоглютаратдегидрогеназный комплекс. Содержит 3 фермента и 5 коферментов. Комплекс аналогичен пируватдегидрогеназному. Продукт реакции – активная форма янтарной кислоты – сукцинил-КоА.

• Сукцинилтиокиназа – расщепляется макроэргическую связь в молекуле сукцинил-КоА, перенося энергию на параллельно синтезируемую молекулу ГТФ. Это пример реакции субстратного фосфорилирования. Продукт реакции - янтарная кислота.

• Сукцинатдегидрогеназа – стереоспецифичный, ФАД-содержащий фермент, дегидрирующий только транс-форму янтарной кислоты. Это единственный фермент, встроенный во внутреннюю мембрану митохондрий (все остальные ферменты – растворимые в воде белки – локализованы внутри митохондрий в матриксе). Продукт реакции – ненасыщенная фумаровая кислота.

• Фумараза – гидратирующий фермент, стереоспецифичен. В регуляции участия не принимает. Продукт реакции – яблочная кислота – малат.

• Малатдегидрогеназа – НАД-зависимый фермент, замыкающий цикл, поскольку продукт реакции – щавелево-уксусная кислота. Существует цитозольная форма фермента, участвубщая в работе малатного челночного механизма.