БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ II ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ГЛАВА 13. ЦИКЛ ТРИКАБОНОВЫХ КИСЛОТ

В предыдущей главе мы рассмотрели гликолитический путь, в ходе которого происходит превращение глюкозы в пируват. В аэробных условиях следующим этапом генерирования энергии из глюкозы является окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил-СоА. Этот активированный ацетильный компонент далее полностью окисляется до СО₂ в цикле трикарбоновых кислот, последовательности реакций, известных также как цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса. Цикл трикарбоновых кислот представляет собою конечный общий путь окисления топливных молекул -аминокислот, жирных кислот и углеводов. Большинство топливных молекул вступают в этот цикл после превращения в ацетил- СоА. Цикл трикарбоновых кислот выполняет еще одну функцию - поставляет промежуточные продукты для процессов биосинтеза. Реакции цикла трикарбоновых кислот происходят в митохондриях в противоположность реакциям гликолиза, которые протекают в цитозоле.

13.1. Образование ацетилкофермента А из пирувата

Окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил-СоА, протекающее в митохондриальном матриксе, служит связующим звеном между гликолизом и циклом трикарбоновых кислот:

Пируват + СоА + NAD⁺ → Ацетил-СоА + СO₂ + NADH.

Это необратимое включение продукта гликолиза в цикл трикарбоновых кислот катализируется пируват-дегидрогеназным комплексом, представляющим собою очень

большой мультиферментный комплекс — высокоинтегрированную систему трех видов ферментов, которые детально рассматриваются в разд. 13.11.

Рис. 13.1. Модель ацетил-СоА

13.2. Общая характеристика цикла трикарбоновых кислот

Общая схема цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) приведена на рис. 13.3. Четырехуглеродное соединение (оксалоацетат) конденсируется с двухуглеродным ацетильным компонентом с образованием шестиуглеродной трикарбоновой кислоты (цитрата). Далее изомер цитрата подвергается окислительному декарбоксилированию. Образующееся при этом пятиуглеродное соединение (α-оксоглутарат) в результате окислительного декарбоксилирования превращается в четырехуглеродное соединение (сукцинат). Дальнейшие превращения сукцината приводят к регенерированию оксалоацетата. Два атома углерода включаются в цикл в виде ацетильного компонента, а два атома углерода покидают цикл в виде двух молекул СO₂. Поскольку ацетильная группа восстановлена в большей степени, чем СO₂, то в цикле трикарбоновых кислот должны иметь место окислительно-восстановительные реакции. Действительно, насчитываются четыре такие реакции. Три гидрид-иона (т. е. шесть электронов) переносятся на три молекулы NAD⁺, а одна пара атомов водорода (два электрона) переносится на молекулу флавин аденин динуклеотид a (FAD). При окислении этих переносчиков электронов за счет O₂ в цепи переноса электронов образуется одиннадцать молекул аденозинтрифосфата (АТР). Кроме того, одна высокоэнергетическая фосфатная связь генерируется при каждом обороте самого цикла трикарбоновых кислот.

Рис. 13.2. Схематическое изображение митофондрии. Окислительное декарбоксилирование пирувата и последовательность реакций цикла трикарбоновых кислот происходят внутри митохондриального матрикса

Рис. 13.3. Общая схема цикла трикарбоновых кислот