Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Организация метаболизма: катаболические пути
Пути окисления, связанные с циклом трикарбоновых кислот
Цикл дикарбоновых кислот
Некоторые бактерии могут существовать на среде, содержащей либо один гликолат, либо глицин, либо оксалат. Все эти соединения окисляются до глиоксилата [уравнение (9-10)]. Глиоксилат в свою очередь окисляется до СО2 и воды, обеспечивая бактерии энергией, и используется в процессах биосинтеза. Энергия вырабатывается в ходе цикла дикарбоновых кислот (рис. 9-5), катализирующего полное окисление глиоксилата до СО2. В результате отщепления четырех атомов водорода образуются две молекулы NADH, которые могут быть окислены в дыхательной цепи с выделением энергии [27]. Отметим, что в цикле дикарбоновых кислот в роли главного субстрата выступает глиоксилат, а ацетил-СоА (являющийся главным субстратом в цикле трикарбоновых кислот) здесь используется в качестве регенерирующегося субстрата.
«Логика» цикла дикарбоновых кислот весьма проста. Ацетил-СоА содержит потенциально свободную карбоксильную группу. После конденсации ацетил-СоА с глиоксилатом и окисления образовавшейся гидроксильной группы эта карбоксильная группа оказывается в молекуле оксалоацетата в ß-положении относительно карбонильной группы. Карбоксильная же группа, перешедшая из глиоксилата, остается в а-положении. Последующие ß-расщепление и окислительное а-расщепление приводят к освобождению обеих карбоксильных групп в виде двуокиси углерода; в результате образуется молекула регенерирующегося субстрата. Цикл является простым и эффективным. Как и цикл трикарбоновых кислот, он зависит от тиаминдифосфата, без которого а-расщепление было бы невозможно. Сравнивая цикл трикарбоновых кислот (рис. 9-2) с более простым циклом дикарбоновых кислот, мы видим, что в первом случае начальный продукт конденсации цитрат содержит гидроксильную группу у третичного атома углерода. Такую гидроксильную группу нельзя прямо окислить в карбонильную, что необходимо для последующего разрыва цепи. Отсюда потребность в аконитазе, сдвигающей —ОН-группу на соседний углеродный атом. В обоих циклах осуществляется окисление оксикислота в кетокислоту с последующим ß-расщеплением и окислительным а-расщеплением. В цикле трикарбоновых кислот необходимы еще дополнительные стадии окисления для превращения сукцината в оксалоацетат — это связано с тем обстоятельством, что в цикле трикарбоновых кислот используется более восстановленный субстрат, чем в цикле дикарбоновых кислот.