Реакции цикла трикарбоновых кислот.

Последовательность всех реакций цикла Кребса показана на рисунке № 1. Упрощенно описывая этот достаточно сложный метаболический процесс, можно отметить, что в ходе его функционирования цитрат, представляющий собой С₆-соединение, изомеризуется до изоцитрата. Последний последовательно превращается в С₅-соединение — 2-оксоглутарат и затем в С₄-соединения: сукцинат, фумарат, малат и оксалоацетат, являющийся исходным интермедиатом цикла. Таким образом, цикл завершается, а ацетильный остаток, вступающий в данный путь в виде ацетил-СоА, окисляется, что обеспечивает генерирование высокоэнергетических восстановленных коферментов —NADHиFADH₂, а также молекулыGTPв тканях животных или АТР в растительных тканях.

Цикл трикарбоновых кислот состоит из 8 стадий, катализируемых 8 специфическими ферментами.

Рис.1 Цикл трикарбоновых кислот. Ферменты, функционирующие в данном метаболическом пути: 1 — цитратсинтаза; 2, 2' — аконитаза; 3, 3' — изоцит-ратдегидрогеназа; 4 — 2-оксоглутаратдегидрогеназный комплекс; 5 — сукцинил-СоА-синтетаза; 6 — сукцинатдегидрогеназа; 7 — фумараза; 8 — малатдегидрогеназа

Первая реакция цикла

Начинается с конденсации ацетильного остатка (ацетил-СоА) с оксалоацетатом, в результате чего образуется цитрат.

Реакция конденсации ацетил-СоА с оксалоацетатом — синтетическая, ведущая к образованию С-С-связи и к появлению трикарбоновой кислоты — цитрата:

Необходимая энергия для синтеза С-С-связи обеспечивается гидролизом тиоэфирной связи ацетил-СоА. Реакция катализируется цитратсинтазой, которая высокоспецифична к ацетил-СоА. Поскольку это первая реакция цикла, именно она играет важную роль в регуляции цикла в целом, о чем будет сказано ниже.

Вторая реакция цикла

Это обратимое превращение цитрата в изоцитрат. Реакция протекает через стадию образования цис-аконитата и катализируется ферментом аконитатгидратазой. Под действием этого фермента цитрат теряет молекулу воды и превращается в ненасыщенный цис-аконитат, который, не отделяясь от активного центра аконитазы, вновь присоединяет воду, но уже иным путем и образует изоцитрат:

Равновесие этой реакции в физиологических условиях сильно сдвинуто влево. На долю цитрата приходится 90 %, а изоцитра-та — лишь 6 %. Течение процесса в нужном направлении обеспечивается постоянным уходом изоцитрата в результате его последующих превращений.

Третья реакция цикла

Окислительное декарбоксилирование изоцитрата под действием фермента

изоцитратдегидрогеназы, в результате чего образуется 2-оксоглутарат:

Это первая окислительно-восстановительная реакция в цикле трикарбоновых кислот; в цикле она играет основную регуляторную роль. NAD-зависимая изоцитратдегидрогеназа, функционирующая в ЦТК, является олигомерным ферментом, состоит из 8 субъединиц, имеет молекулярную массу 330 000, локализована только в митохондриях. Ее активатором является ADP, ингибитором — NADH.

Четвертая реакция цикла

Окислительное декарбоксилирование 2-оксоглутарата с образованием сукцинил-СоА:

Реакция катализируется мультиферментным комплексом, аналогичным пируватдегидрогеназному комплексу, называемым 2-оксоглутаратдегидрогеназным комплексом.