Функции цитратного цикла.

• Интегративная. Цикл Кребса является центральным путем обмена веществ, в котором воедино сливаются многие процессы 60ана- и катаболизма белков, липидов и углеводов.

• Анаболическая. Функция заключается в том, что субстраты цикла Кребса используются в синтезе других веществ. Так, оксалоацетат используется для синтеза аспарагиновой кислоты и глюкозы; α-кетоглутарат – для синтеза глутаминовой кислоты; сукцинил-КоА – для синтеза гема; ацетил-КоА – для синтеза жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, ацетоновых тел и т.д.

• Катаболическая. В этом цикле происходит распад ацетильного остатка, образующегося при распаде пирувата (а последний в свою очередь образуется при распаде глюкозы или из аланина), жирных кислот, кетогенных аминокислот. В субстраты цикла Кребса – α-кетоглутаровую и щавелевоуксусную кислоты превращаются соответственно глутаминовая и аспарагиновая кислоты и т.д.

• Собственно энергетическая. В цитратном цикле имеется реакция субстратного фосфорилирования (распад макроэргического субстрата сукцинил-КоА), в ходе которой образуется АТФ.

• Водороддонорная. В цитратном цикле в результате окисления НАД⁺-зависимых (изоцитрат, α-кетоглутарат и малат) и ФАД-зависимого (сукцинат) субстратов образуются три молекулы НАДН и одна молекула ФАДН₂, которые являются основными донорами водорода для дыхательной цепи. Энергия переноса водорода используется для синтеза АТФ. При этом за счет окисления трех молекул НАДН способно синтезироваться 3 АТФ · 3 = 9 АТФ, за счет окисления одной молекулы ФАДН₂ – две молекуды АТФ. Итого водороддонорная функция цикла Кребса обеспечивает 11 молекул АТФ, а с учетом собственно энергетической функции – 11 АТФ + 1 АТФ = 12 АТФ.

• Анаплеротическая. Как указывалось, цикл Кребса начинается с реакции конденсации ацетил-КоА с оксалоацетатом. Следует отметить, что клетка не страдает от недостатка ацетил-КоА, так как он образуется в реакциях распада глюкозы и жирных кислот, и аминокислот; а вот количество оксалоацетата в клетке ограничено. Поэтому важную роль приобретает анаплеротический (наполняющий, обходной) путь регенерации ЩУК из пирувата при участии биотинзависимого фермента – пируваткарбоксилазы:

Написать реакцию.

Клинико-лабораторное значение. Для двух ферментов цикла Кребса измерение активности нашло применение в диагностике некоторых заболеваний. Это изоцитрат- и малатдегидрогеназы. Повышение их активности в крови свидетельствует о степени повреждения тканей. Малатдегидрогеназа нашла применение как фермент, используемый для определения активности трансаминаз в комбинированном наборе реактивов.

Энергетический баланс цтк, его биологическое значение

(информацию читай «Водороддонорная функция»).

Регуляция цикла Кребса.

Скорость реакций цитратного цикла зависит от скорости тканевого дыхания митохондрий, от интенсивности процесса окислительного фосфорилирования. А скорость дыхания и фосфорилирования в свою очередь зависит от того, как быстро расходуется АТФ (или увеличивается концентрация АДФ).

Определяющим фактором регуляции активности цикла Кребса является дыхательный контроль, т.е. отношение АТФ/АДФ: чем меньше это отношение, тем интенсивнее идет дыхание, обеспечивающее выработку АТФ. При увеличении концентрации АДФ увеличивается скорость дыхания, т.е. интенсивнее потребляются субстраты цикла Кребса и скорость протекания реакций этого цикла увеличивается.

Активность цитратного цикла зависит также от соотношения НАД⁺/НАДН, что в свою очередь зависит от скорости потребления АТФ. При недостатке НАД⁺ активность дегидрогеназ цикла будет снижаться, поскольку именно окисленная форма кофермента является акцептором водорода субстратов цикла Кребса.

Кроме такой общей регуляции, зависящей от функционирования дыхательной цепи, имеется регуляция на уровне самого цикла. Так, АТФ может ингибировать цитратсинтазу по аллостерическому механизму. Основным регуляторным ферментом является изоцитратдегидрогеназа. Она аллостерически ингибируется АТФ и НАДН, а активируется АДФ. Сукцинатдегидрогеназа ингибируется избытком оксалоацетата.