Вопрос №4: Общие пути метаболизма. Цикл Кребса как классический пример общего пути метаболизма белков, жиров и углеводов.

Цикл Кребса - аэробный метаболический цикл, в котором ацетил Ко-А (ключевой метаболит обмена углеводов, белков, жиров) окисляется до СО₂ с образованием атомов водорода, который используется в дыхательной цепи митохондрий для получения АТФ в процессе окислительного фосфолирования.

1) Образование лимонной кислоты (цитрата) происходит она при взаимодействии ацетил КоА с оксалоацетатом (щавелеуксусная кислота) и идет при участии цитратсинтазы.

 

Ацетил Ко-А + оксалоацетат + H₂О à Цитрат + CoA-SH (кофермент А) + Н_­­­_­­⁺

 

Ко-А, высвободившийся при этой реакции, снова может принять участие в окислительном декарбоксилировании новой молекулы пирувата, и снова вступить в цикл.

 

2) Превращения цитрата (лимонной кислоты) в изоцитрат катализируется ферментом аконитазой и состоит из двух этапов.

Вначале происходит дегидратация лимонной кислоты с образованием цис-аконитовой кислоты (аконитат), а потом к цис-аконитовой кислоте(аконитату) вновь присоединяется молекула воды с образованием уже изолимонной кислоты.

3) Окисление изоцитрата до α-кетоглутарата происходит при участии НАД- зависимой и зоцитратдегидрогеназы, которая является регуляторным ферментом, положительным модулятором которого является АТФ, отрицательным – НАДН₂ . Образовавшийся НАДН₂ далее окисляется в дыхательной цепи митохондрий с образованием 3 молекул АТФ.

 

Изоцитрат + НАД (НАДФ) à α-кетоглутарат + СО₂ + НАДН (НАДФН) + Н⁺

4) Окисление α-кетоглутарата до сукцинил-КоА происходит путем окислительного декарбоксилирования при участии мультиэнзимного α-кетоглутаратного комплекса, который подобен пируватдегидрогеназному комплексу. В результате образуется сукцинил-КоА и НАДН2 (последний окисляется в дыхательной цепи с генерацией 3 молекул АТФ).

α-кетоглутарат+ НАД⁺ + Со-А à Сукцинил Со-А +СО₂ + НАДН

5) Деацилирование сукцинил КоА идет под влиянием сукцинил-тиокиназы. За счет энергии расщепления макроэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА образуется ГТФ (гуанизинтрифосфат) макроэргическое соединение, подобное АТФ. Далее ГТФ в нуклеозидфосфокиназной реакции способен превратится в АТФ.

Сукцинил-S-СоА+ Н₂О à Сукцинат + СоА-SH + H⁺

Разрыв тиоэфирной связи сопряжен с реакцией, в ходе которой происходит запасание энергии с фосфорилированием Гуанозиндифосфата (ГДФ) до Гуанозинтрифосфата

6) Дегидрирование сукцината с образованием происходит при участии ФАД-зависимой сукцинатдегидрогеназы. Образовавшаяся ФАДН₂ окисляется в дыхательной цепи с генерацией 2-ух молекул АТФ.

7) Превращение фумаровой кислоты в яблочную (малат) осуществляется под влиянием фермента фумаратгидратазы.

Происходит гидратация фумарата с образованием L-малата

 

Фумарат+ H₂O à L-малат (яблочная кис-та).

 

8) Окисление малата до оксалоацетата (щавелеуксусной кислоты) происходит под влиянием НАД-зависимой малатдегидрогеназы. Малат дегидрируется. Образовавшийся НАДН₂ окисляется в дыхательной цепи с генерацией 3 молекул АТФ.

Оксалоацетат – конечный продукт ЦТК может вступить во взаимодействие с новыми молекулами ацетил-КоА.