Лекция № 16. Тема «цикл трикарбоновых кислот».

1. Локализация и биохимическая роль ЦТК, как амфиболической стадии метаболизма.

2. Этапы ЦТК.

3. Биохимическая роль нутриентов в работе ЦТК.

4. Ферменты ЦТК, КДЗ их определения. Роль витаминов в ЦТК,

5. Энергетический баланс ЦТК, его биологическое значение.

1. Локализация и биохимическая роль цтк, как амфиболической стадии метаболизма. Обмен веществ включает три этапа:

1. Поступление веществ в организм;

2. Метаболизм или промежуточный обмен;

3. Выделение конечных продуктов обмена;

Поступление веществ в организм происходит в результате дыхания (кислород), питания и пищеварения. При пищеварении происходит гидролиз полимеров (белков, крахмала и т.д.) до мономеров: аминокислот, глюкозы, глицерина, жирных кислот которые легко всасываются в кровь.

Промежуточный метаболизм (внутриклеточный метаболизм) состоит из двух фаз:

• Анаболизма;

• Катаболизма;

Анаболизм - это совокупность реакций синтеза сложных полимеров.

Катаболизм – это превращение сложных органических молекул в конечные продукты: СО₂ и Н₂О.

Схема реакций катаболизма:

1-3 пищеварение; 4-8 специфические пути катаболизма; 9-10 общие пути катаболизма; 11 – дыхательная цепь переноса электронов; 12 – окислительное фосфорилирование;

Экзергонические реакции – реакции сопровождающиеся выделением энергии.

Эндергонические реакции - реакции сопровождающиеся поглощением энергии.

Реакции катаболизма - это экзергонические реакции, а ее использование связано с реакциями анаболизма и физиологической активностью организма - эндергонические реакции.

Специфические пути катаболизма.

Начальные этапы катаболизма - специфические пути катаболизма основных питательных веществ (белков, жиров, углеводов) происходят при участии ферментов, специфических для каждого класса веществ, и завершаются образованием 2 метаболитов – пировиноградной кислоты и уксусной кислоты в форме ацетил-КоА. Следует отметить, что ацетил-КоА может образоваться из пирувата вследствие окислительного декарбоксилирования. Могут также образоваться другие соединения, непосредственно включающиеся в цитратный цикл.

Общий путь катаболизма включает:

• Реакцию окислительного декарбоксилирования пирувата;

Процесс, начинающийся с пирувата, называется общим путем катаболизма. После образования пирувата дальнейший путь распада веществ до конечных продуктов СО₂ и Н₂О происходит одинаково в общем пути катаболизма. Специфический (частный, свойственный только глюкозе) этап превращений, завершается образованием пирувата.

• Цитратный цикл (ЦТК);

Реакции общего пути катаболизма происходят в матриксе митохондрий. В общем пути образуются первичные доноры водорода (восстановленные коферменты) для ЦПЭ (дыхательной цепи), которые окисляются до НАД+ - зависимых или ФАД+ - зависимых дегидрогеназ, передающими водород на компоненты дыхательной цепи, расположенные во внутренней мембране митохондрий. Именно в общем пути катаболизма образуется основная масса субстратов для реакций дегидрирования. Совместно с дыхательной цепью и окислительным фосфорилированием общий путь катаболизма является основным источником энергии в форме АТФ.

Цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот) – это центральный путь обмена веществ, ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и существенная пластическая функция. ЦТК - это важный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.

Цитратный цикл (цикл Кребса) – заключительный этап катоболизма, в котором углерод ацетильного остатка ацетил – КоА окисляется до 2 молекул СО₂ (декарбоксилирование). При этом освобождённый водород направляется в цепь тканевого дыхания, где в дальнейшем окисляется до воды, принимая непосредственное участие в синтезе универсального источника энергии — АТФ.

Общее уравнение одного оборота цикла Кребса:

Ацетил-КоА → 2CO₂ + КоА + 8e−

Все реакции цитратного цикла локализованы в митохондриях и протекают под влиянием ферментов, локализованных на мембранах.

Результатами одного полного цикла являются:

1. полное окисление ацетильного остатка до 2 молекул СО₂;

2. образование 3 молекул восстановленного НАД⁺ и одной молекулы ФАДН₂;

3. образование одной молекулы АТФ в результате субстратного фосфорилирования и 11 молекул в результате окислительного фосфорилировапния.

Основной субстрат цикла Кребса – ацетил-КоА.