ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, цитратный цикл) открыт английским биохимиком Хансом Кребсом, получившим за это выдающееся достижение в 1953 г. Нобелевскую премию.

Цикл Кребса - путь окисления молекул ацетил-KoA, в которые превращается в процессе катаболизма большая часть углеводов, жирных кислот и аминокислот.

Цикл трикарбоновых кислот протекает в матриксе митохондрий. Его стадии:

1. Реакция конденсации ацетил-KoA с оксалоацетатом при участии цитрат-синтазы с образованием лимонной кислоты:

2. Реакция дегидратации лимонной кислоты с образованием цис-аконитовой кислоты, которая присоединяет молекулу воды и переходит в изолимонную кислоту (изоцитрат). Процесс катализирует аконитат-гидратаза:

3. Реакция дегидрирования и декарбоксилирования изолимонной кислоты в присутствии НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы. Это лимитирующая стадия цикла Кребса, в результате которой образуется
a-кетоглутарат. НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа активируется АДФ и ионами Mg²⁺; АТФ и НАДН являются ингибиторами.

4. Окислительное декарбоксилирование a-кетоглутаровой кислоты с образованием макроэргического соединения сукцинил-KoA при участии
a-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса, включающего пять коферментов: тиаминпирофосфат, липоевую кислоту, кофермент А, ФАД и НАД⁺:

5. Сукцинил-KoA при участии ГДФ и неорганического фосфата превращается в сукцинат (янтарная кислота). Одновременно образуется ГТФ за счет макроэргической тиоэфирной связи сукцинил-KoA. Реакцию катализирует сукцинил-KoA-синтетаза. Ингибиторами являются НАДН, АТФ и сукцинил-КоА.

ГТФ + АДФ ® АТФ + ГДФ.

6. Реакция дегидрирования сукцината с образованием фумаровой кислоты при участии сукцинатдегидрогеназы, коферментом которой является ФАД. Сукцинатдегидрогеназа связана с внутренней мембраной митохондрий:

7.Реакция гидратации фумаровой кислоты в яблочную (L-малат) при участии фумаразы:

8. Под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы L-малат окисляется в оксалоацетат и, тем самым, цикл Кребса замыкается:

В цикле Кребса образуется:

3 молекулы НАДН (реакции 3 - изоцитратдегидрогеназная, 4 –
α-кетоглутаратдегидрогеназная, 8 - малатдегидрогеназная) следовательно, в цепи передачи электронов синтезируется 3х3 = 9 молекул АТФ;

1 молекула ФАДН₂ (реакция 6 - сукцинатдегидрогеназная), которая дает 2 молекулы АТФ в дыхательной цепи;

1 молекула ГТФ из сукцинил-КоА (реакция 5), а из нее 1АТФ.

ИТОГО: 9АТФ + 2АТФ + 1АТФ = 12АТФ.

Суммарно в общем пути катаболизмаобразуется:

3АТФ (окислительное декарбоксилирование ПВК) + 12АТФ (цикл Кребса) =
= 15АТФ.

Цикл Кребса регулируется по механизму «отрицательной обратной связи» с участием аллостерических ферментов.

НАДН ингибируют НАД-зависимые дегидрогеназы цикла. При уменьшении расхода АТФ активность дыхательной цепи снижается (дыхательный контроль), концентрация НАДН в клетке повышается, и ингибирование реакций 3, 4 и 8 снижает активность цикла Кребса в целом.