6 Реакция – дегидрирование янтарной кислоты сукцинатдегидрогеназой.

Фермент осуществляет прямой перенос водорода с субстрата (сукцината) на II комплекс дыхательной цепи митохондрий. Коферментом в этой реакции является ФАД. Комплекс «ФАД – сукцинатдегидрогеназа» прочно связан с внутренней мембраной митохондрий.

СООН СООН

│ ФАД ФАДН₂ │

CH₂ CH

│ ║

CH₂ сукцинатдегидрогеназа CH

│ │

СООН СООН

Сукцинат Фумарат

7 Реакция – образование яблочной кислоты ферментом фумаразой.

Фумараза (фумаратгидратаза) гидратирует фумаровую кислоту – при этом образуется яблочная кислота, причём её L-форма, так как фермент обладает стереоспецифичностью.

СООН СООН

│ Н₂О │

СН ОН –СН

║ │

СН фумараза Н–С –Н

│ │

СООН СООН

Фумарат L-Малат

8 Реакция – образование оксалацетата.

Реакция катализируется малатдегидрогеназой, коферментом которой служит НАД⁺. Образовавшийся под действием фермента оксалацетат вновь включается в цикл Кребса и весь циклический процесс повторяется.

СООН СООН

│ │

НО–С– Н НАД⁺ НАДН ∙Н⁺ С=О

│ │

CH₂ CH₂

│ │

СООН СООН

Малат ЩУК

Последние 3 реакции обратимы, но поскольку НАДН∙Н⁺ захватывается дыхательной цепью, равновесие реакции сдвигается вправо, т.е. в сторону образования оксалацетата. Как видно, за один оборот цикла происходит полное окисление, «сгорание», молекулы ацетил-КоА. В ходе цикла образуются восстановленные формы никотинамидных и флавиновых коферментов, которые окисляются в дыхательной цепи митохондрий. Таким образом, цикл Кребса находится в тесной взаимосвязи с процессом клеточного дыхания.

Функции цикла трикарбоновых кислот многообразны

• Интегративная – цикл Кребса является центральным метаболическим путём, объединяющим процессы распада и синтеза важнейших компонентов клетки.

• Анаболическая – субстраты цикла используются для синтеза многих других соединений: оксалацетат используется для синтеза глюкозы (глюконеогенез) и синтеза аспарагиновой кислоты, ацетил-КоА – для синтеза гема, α-кетоглутарат – для синтеза глютаминовой кислоты, ацетил-КоА – для синтеза жирных кислот, холестеролаа, стероидных гормонов, ацетоновых тел и др.

• Катаболическая – в этом цикле завершают свой путь продукты распада глюкозы, жирных кислот, кетогенных аминокислот – все они превращаются в ацетил-КоА; глутаминовая кислота – в α-кетоглутаровую; аспарагиновая – в ЩУК и пр.

• Собственно энергетическая – одна из реакций цикла (распад сукцинил-КоА) является реакцией субстратного фосфорилирования. В ходе этой реакции образуется 1 молекула ГТФ (реакция перефосфорилирования приводит к образованию АТФ).

• Водороддонорная – при окислении 3-х НАД⁺-зависимых субстратов (изоцитрата, α-кетоглутарата и малата) и ФАД-зависимого сукцината образуются 3 НАДН∙Н⁺ и 1 ФАДН₂. Эти восстановленные коферменты являются донорами водорода для дыхательной цепи митохондрий, энергия переноса водородов используется для синтеза АТФ. При этом за счёт окисления 3-х молекул НАДН∙Н⁺ образуется 3АТФ × 3 = 9 АТФ и за счёт окисления 1 молекулы ФАДН₂ - 2 АТФ. Итого водороддонорная функция цикла Кребса обеспечивает образование 11 молекул АТФ, а, учитывая энергетическую функцию цикла, получаем за полный его оборот («сгорание» 1 молекулы ацетил-КоА) 12 молекул АТФ.

• Анаплеротическая – восполняющая. Основным дефицитом при работе цикла является ЩУК. Её недостаток восполняется реакцией, катализируемой пируваткарбоксилазой:

пируваткарбоксилаза

ПВК + НСО₃^- – биотин + Н₂О ЩУК + АДФ + Н₃РО₄