Цитратный цикл, цикл лимонной кислоты, цикл трикарбоновых кислот (ЦТК),
цикл Кребса.
Х. А. Кребс обосновал последовательность реакций (1937) Нобелевская премия (1953)
по физиологии и медицине.
ЦТК – серия реакций, протекающих в матриксе митохондрий, в ходе которых осуществляется катаболизм ацетил~Ко А до СО2 и образуются восстановленные коферменты:
НАД-Н2, ФАД-Н2 или Q-Н2.
Водород с этих коферментов поступает в дыхательную цепь митохондрий
(цепь переноса электронов), реакции которой
сопряжены с окислительным фосфорилированием (синтезом АТФ).
ЦТК - центральный путь обмена веществ.
Цикл трикарбоновых кислот — это ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме.
Цикл трикарбоновых кислот, как и все другие метаболические пути, является продуктом эволюции.
Химизм реакций ЦТК.
1-я реакция - образование лимонной кислоты (цитрата)
Ацетил~КоА соединяется с оксалоацетатом (ЩУК)
вреакции альдольной конденсации.
Фермент: цитратсинтаза (реакция необратима!)
Ингибиторы: АТФ, НАДН2
Активаторы: АДФ, НАД.
Химизм реакций ЦТК. 2 - 3 реакция
Аконитаза катализирует превращение цитрата в изоцитрат через стадию цис-аконитовой кислоты. Аконитаза по механизму действия гидратаза и изомераза.
Изоцитратдегидрогеназа катализирует дегидрирование и декарбоксилирование изоцитрата с образованием α-кетоглутарата.
Кофермент: НАД (вит. РР) при участии Mg2+
Активаторы: АДФ, НАД
Ингибиторы: АТФ, НАДН2
Химизм реакций ЦТК.
4реакция.
α-кетоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию.
Реакцию катализирует комплекс ферментов и коферментов
(В1,В2, В5, РР, липоевая кислота), сходный с ПДГ–комплексом - α -
кетоглутаратдегидрогеназный комплекс. Продукт реакции - сукцинил~КоА
(аналог ацетил~КоА, содержит макроэргическую связь)
Химизм реакций ЦТК. 5 реакция:
Фермент сукцинилтиокиназа (Mg2+) катализирует расщепление сукцинил~КоА на янтарную кислоту и кофермент А.
Энергия макроэргической связи используется для образования ГТФ.
Такой путь синтеза макроэргического соединения называется субстратным фосфорилированием.
Всопряженной реакции перефосфорилирования АДФ фосфорилируется в АТФ. Освобождающиеся молекулы ГДФ могут вновь фосфорилироваться. Фермент: нуклеозиддифосфаткиназа.
Химизм реакций ЦТК. 6 реакция.
Фермент сукцинатдегидрогеназа катализирует превращение сукцината
вфумаровую кислоту. Фермент стереоспецифичен, встроен во внутреннюю мембрану митохондрий. Содержит ФАД (В2) и железосерные белки. ФАДН2 не отделяется от фермента,
а2 электрона далее передаются на Q10 (убихинон).
Янтарная кислота обладает выраженным антигипоксическим, метаболическим и антиоксидантным действием.
Химизм реакций ЦТК. 7 реакция:
|
Фермент фумараза катализирует превращение фумаровой кислоты |
в яблочную (малат). |
|
Фермент стереоспецифичен, образует только L-малат. |
|
Свое применение яблочная кислота нашла в производстве продуктов в качестве пищевого консерванта ( Е296), применяется в косметике. Яблочная кислота обладает противоотечным, противовоспалительным
и слабительным действиями; благотворно влияет на тонус сосудов, функционировании почек, ЖКТ, сердечно-сосудистой системы.
Химизм реакций ЦТК. 8 реакция.
Фермент малатдегидрогеназа катализирует окисление яблочной кислоты в оксалоацетат (ЩУК).
Кофермент: НАД+ (вит. РР).
Далее оксалоацетат (ЩУК) вновь конденсируется с ацетил-КоА |
и цикл повторяется. |
Таким образом, цикл представляет собой 8 последовательных окислительно-восстановительных реакций. В результате которых ацетильная группа окисляется до 2 молекул СО2.
Окисление ацетил~КоА дает много энергии.
Основная роль ЦТК заключается в генерации атомов водорода для работы дыхательной цепи (3 НАДН и ФАДН2).
В ЦТК образуются: ГТФ (АТФ), сукцинил~SКоА (участвует в синтезе гема),
кетокислоты (являются аналогами аминокислот).
СН3–СО~SКоА → 2 СО2
+
3 НАДН2 |
тканевое |
11 |
QН2 (ФАДН2) |
дыхание |
АТФ |
ГТФ (АТФ) |
|
|
Итого: 12 АТФ |
|
|
Реакции декарбоксилирования ПВК и реакции ЦТК дают 90% СО2, который мы выдыхаем (500 мл/сут)
http://tri.by/Articles/2011/laktat_energy.aspx