ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ ЦИКЛ

ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ ЦИКЛ цикл
лимонной кислоты, цикл Кребса, широко представленный в организмах животных,
растений и микробов путь окислительных превращений ди- и трикарбоновых
к-т, образующихся в качестве промежуточных продуктов при распаде белков,
жиров и углеводов. Открыт X. Кребсом и У. Джонсоном (1937).
Т. к. ц., локализованный в митохондриях, начинается с лимонной к-ты
и заканчивается образованием щавелевоуксусной к-ты, СОкоферментов дегидрогеназ: никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и
флавинадениндинуклеотида
(ФАД).
К субстратам Т. к. ц. относятся трикар-боновые к-ты - лимонная, цис-акони-товая,
изолимонная, щавелевоянтарная и дикарбоновые к-ты - кетоглутаровая, янтарная,
фумаровая, яблочная и щавелевоуксусная. К субстратам Т. к. ц. следует отнести
и уксусную к-ту, к-рая в активной форме, т. е. в виде ацетилко-фермента
А (ацетил-КоА), участвует в конденсации с щавелевоуксусной к-той,
приводящей к образованию лимонной к-ты. Именно ацетильный остаток, вошедший
в структуру лимонной к-ты, подвергается окислению: атомы углерода окисляются
до СОчастично в протонированной форме переходят в раствор, т. е. в окружающую
среду.

Обычно указывают на пировиноградную
к-ту (пируват), образующуюся при гликолизе в реакциях переаминирования
и занимающую одно из центр. мест в перекрещивающихся путях обмена веществ,
как на исходное соединение для образования ацетил-КоА. Действительно, под
влиянием фермента сложной структуры - пируватдегидрогеназы - осуществляется
окисление пирувата с образованием СО),
ацетил-КоА и происходит восстановление НАД (см. схему). Однако окисление
пирувата далеко не единственный путь образования ацетил-КоА, который является
характерным продуктом митохондриального окисления жирных кислот (фермент
тиолаза), а также реакции обратной конденсации при образовании лимонной
кислоты и др. Все ферменты, участвующие в реакциях Т. к. ц., локализованы
в митохондриях, причём большинство из них прочно связаны с мембранными
структурами. Образование лимонной к-ты, с превращения к-рой и начинается
собственно Т. к. ц., является реакцией эндергонической, и её реализация
возможна благодаря использованию богатой энергией связи ацетильного остатка
с КоА [CH)CSKoA]. Далее следует изомеризация лимонной
к-ты в изолимонную через промежуточную стадию образования цис-аконитовой
к-ты. Продуктом дальнейшего превращения изолимонной к-ты под влиянием соответствующей
дегидрогеназы является, по-видимому, щавелевоянтарная к-та, декарбоксилирование
к-рой (вторая молекула СО) приводит к а-кетоглутаровой
к-те. Кетоглутаратдегидрогеназа по ряду характеристик (высокая мол. масса,
сложная многокомпонентная структура, ступенчатые реакции, частично те же
коферменты и т. д.) напоминает действие пируватдегидрогеназы.

Продуктами реакции являются СО(третье декарбокси-лирование), НАДН*Н⁺ и сукцинил-КоА.
На этой стадии включается сукцинил-КоА-синтетаза, катализирующая обратимую
реакцию образования свободного сукцината: Сукцинил-КоА + Р+ + ГДФ <-> Сукцинат + КоА + ГТФ. При этой реакции осуществляется т.
н. субстратное фосфорилирование, т. е. образование богатого энергией гуанозинтрифосфата
(ГТФ) или аденозинтрифосфата (АТФ) за счёт гуанозиндифосфата
(ГДФ) и минерального фосфата (Р) с использованием энергии
сукцинил-КоА. После образования сукцината вступает в действие сукцинатдегидрогеназа
- флавопротеид, приводящий к фумаровой к-те. Фумараза обеспечивает равновесие
между фумаровой к-той и яблочной, а дегидрогеназа яблочной к-ты (кофермент
- НАД+) приводит к завершению Т. к. ц., т. е. к образованию щавелевоуксусной
к-ты. На этой стадии повторяется реакция конденсации (конденсирующий фермент)
между
щавелевоуксусной кислотой и ацетил-КоА, приводящая к образованию лимонной
кислоты .

Энергетич. эффективность рассмотренных
процессов невелика. Однако образующиеся при окислении пирувата и последующих
реакциях Т. к. ц. 4 моля НАДН, 1 моль ФАДНявляются важными продуктами окислит. превращений. Особенно это касается
восстановленных форм НАД и ФАД. Дальнейшее их окисление осуществляется
ферментами дыхательной цепи и сопряжено с фосфорилированием, т. е. образованием
АТФ за счёт этерификации минерального фосфата (см. Окислительное фосфорилирование).
На
каждую полностью окисленную до СОпирувата приходится образование не менее 15 богатых энергией фосфатных
связей. Процесс окисления НАДН и ФАДНцепи энергетически весьма эффективен, происходит с использованием кислорода
воздуха, приводит к образованию воды и служит осн. источником энергетич.
ресурсов клетки. Однако в его непосредственной реализации ферменты Т. к.
ц. не участвуют. См. также Окисление биологическое, Тканевое дыхание.

Лит.: Кребс Г., Корнберг Г.,
Превращения энергии в живых системах, пер. с англ., М., 1959; Филиппович
Ю. Б., Основы биохимии, М., 1969; Ленинджер А., Биохимия, пер. с англ.,
М., 1974, гл. 16. С. Е. Северин.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я