Окислительное декарбоксилирование а-кетокислот. Механизм и регуляция окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. Роль витаминов.

Реакция окислительного декарбоксилирования карбоновых кислот заключается в отщеплении от молекулы карбоновой кислоты карбоксильной группы при нагревании до 260—300^o С, в присутствии окислителя и хлорид-анионов, протекающем согласно следующей общей схеме: R-C(O)OH --> R-H + CO₂

А-кетокислота – это аминокаслота, в которой амино-группа замещена на кето-группу в а-положении. В результате окислительного декарбоксилирования пирувата образуются ацетил- КоА, восстановленный НАД и диоксид углерода:

Эта схема представляет собой суммарный результат многостадийного процесса, который катализируется сложной ферментной системой — пируватдегидро- геназным комплексом. Комплекс содержит три фермента: пируватдекарбоксила- зу, ацетилтрансферазу и дегидрогеназу дигидролипоевой кислоты. Кроме того, в реакциях участвуют пять коферментов: НАД, ФАД, тиаминдифосфат, липоевая кислота и кофермент А (КоА).

Первую реакцию процесса катализирует пируватдекарбоксилаза (Е1, рис. 8.8). В результате действия пируватдекар- боксилазы (Е1) от пировиноградной кислоты отщепляется карбоксильная группа, а ацетильный остаток присоединяется к атому серы липоевой кислоты, т. е. получается ацетиллипоат-Е2.

Декарбоксилирование пирувата происходит при прямом участии тиаминди- фосфата (производное витамина В₂ ): в ходе реакции к атому углерода тиазолового кольца.

Второй фермент комплекса — дигидролипоат-ацетилтрансфераза — катализирует перенос ацетильного остатка, соединенного с его (фермента 2) собственной простетической группой, на КоА; при этом получаются дигидролипоевая кислота (в составе ацетилтрансферазы) и ацетил-КоА.

Третий фермент — дегидрогеназа дигидролипоевой кислоты (ЕЗ). Акцептором водорода в реакции служит НАД. В результате дегидрирования дигидролипоевая кислота превращается в начальную форму — дегидролипоевую кислоту, и пируватдегидрогеназный комплекс может реагировать с очередной молекулой пирувата. Дигидролипоилдегидрогеназа содержит в качестве кофермента ФАД, который служит промежуточным акцептором водорода.

Таким образом, в окислительном декарбоксилировании пирувата участвует пять коферментов. Три из них — тиаминпирофосфат, липоевая кислота и ФАД — прочно связаны с ферментами комплекса, а два других — КоА и НАД — находятся в свободно растворенном состоянии и служат акцепторами главных конечных продуктов — ацетильного остатка и атомов водорода. Ацетильный остаток затем окисляется в цитратном цикле, а водород с НАДН поступает в цепь переноса электронов и протонов.