Пятая реакция

Превращение сукцинил-СоА в сукцинат — осуществляется при участии фермента сукцинил-СоА-синтетазы:

Выделяющаяся при этом энергия сохраняется путем образования GTP. Эта реакция является реакцией субстратного фосфорилирования, протекает в три стадии, в которых участвует один и тот же фермент Е:

1. Сукцинил~СоА + Е + Р.Е-сукцинил~Р + CoA-SH;

2. Е-сукцинил~РЕ~Р + сукцинат;

3. Е-Р + GDPЕ + GTP.

Образовавшийся GTP при участии митохондриальной нуклеозид-дифосфаткиназы вступает в реакцию перефосфорилирования с ADP, в результате чего образуется АТР:

GTP + ADPGDP + ATP.

Шестая реакция

Дегидрирование сукцината до фумарата под действием сукцинатдегидрогеназы. Акцептором водорода в этой реакции является FAD; поскольку FAD ковалентно связан с боковой цепью сукцинатдегидрогеназы, ее часто называют флавопротеином. Фермент обладает абсолютной специфичностью; атомы водорода отщепляются только в транс-положении. Если бы такая специфичность отсутствовала, образовывалась бы смесь (50:50) двух изомеров: малеиновой (цис-) и фумаровой (транс-) кислот. Однако под действием сукцинатдегидрогеназы образуется только фумарат:

Сукцинатдегидрогеназа локализована на митохондриальной мембране. Все остальные ферменты цикла трикарбоновых кислот локализованы в матриксе митохондрий.

Седьмая реакция

Гидратация фумарата с образованием малата, катализируемая фумаразой (фумаратгидратазой). Подобно сукцинатдегидрогеназе, этот фермент также обладает абсолютной стереоспецифичностью: ионы Н⁺ и ОН^-присоединяются к фумарату только по транс-типу, в результате чего образуется L-малат:

Восьмая реакция

Регенерация исходного соединения цикла — оксалоацетата в результате окисления L-малата под действием малатдегидрогеназы. Акцептором водорода здесь является NAD⁺:

Образовавшийся оксалоацетат вступает в реакцию конденсации с новой молекулой ацетил-СоА и начинается следующий виток цикла, показанный в упрощенном виде на рисунке № 2.

Рис. 2. Схема цикла трикарбоновых кислот

Итак, основными реакциями цикла трикарбоновых кислот являются реакции декарбоксилирования и дегидрирования, в результате которых происходит освобождение энергии, аккумулированной в ацетил-СоА. В ходе одного полного оборота цикла в процессе декарбоксилирования (реакции 3, 4) два атома углерода ацетила превращаются в С0₂; осуществляются четыре реакции дегидрирования (реакции 3, 4, 6 и 8). В трех реакциях дегидрирования участвует NAD⁺, в одной реакции (шестой) — FAD.

И, наконец, в пятой реакции в результате субстратного фосфорилирования образуется одна молекула GTP, что эквивалентно одной молекуле ATP. NAD⁺и FAD регенерируются в цепи переноса электронов (разд. 9.8), в которой терминальным акцептором электронов является кислород. Именно в этом смысле цикл трикарбоновых кислот представляет собой аэробный (зависимый от кислорода) путь.

Промежуточные соединения цикла трикарбоновых кислот играют большую роль в процессах анаболизма; они принимают участие в синтезе аминокислот, липидов (см. гл. 11 и 12). Оксалоацетат является исходным соединением в синтезе углеводов, известным под названием глюконеогенеза. Образовавшийся из оксалоацетата фосфоенолпируват — предшественник синтеза глюкозы. Конечный продукт цикла, С0₂, частично используется в реакциях карбоксилирования.

Таким образом, цикл трикарбоновых кислот является одной из важнейших "узловых станций" обмена веществ и энергии, на которой пересекаются пути превращения различных соединений, что обеспечивает единство и неразрывную связь различных типов обмена веществ в организме.