Цикл трикарбоновых кислот

Вторым компонентом общего пути катаболизма является ЦТК. Этот цикл был открыт в 1937 г. Кребсом и Джонсоном. В результате ЦТК происходит декарбоксилирование и дегидрирование уксусной кислоты, что приводит к образованию 2-х молекул СО₂ и 4-х пар атомов водорода, поступающих в дыхательную цепь.

Свободную уксусную кислоту невозможно окислить путем дегидрирования. Поэтому она предварительно связывается с щавелевоуксусной кислотой, в результате чего образуется цитрат.

1. Ацетил-КоА конденсируется с ЩУК в реакции, катализируемой цитратсинтазой. Этот фермент регуляторный: ингибируется АТФ и НАДН.

2. Аконитаза катализирует превращение цитрата в изоцитрат через стадию цис-аконитовой кислоты. Аконитаза по механизму действия одновременно гидратаза и изомераза.

3. Изоцитратдегидрогеназа катализирует дегидрирование изолимонной кислоты в щавелевоянтарную кислоту. Коферментом является НАД⁺. Фермент активируется АДФ (аллостерический активатор) и ингибируется при накоплении выше определенного уровня АТФ и НАДН.

4. α-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс (система) катализирует окислительное декарбоксилирование α-кетоглутарата в сукцинил-КоА. Мультиферментный комплекс α-кетоглутаратдегидрогеназы похож на пируватдегидрогеназный комплекс и процесс протекает аналогично окислительному декарбоксилированию пирувата.

5. Сукцинилтиокиназа катализирует расщепление сукцинил-КоА на янтарную кислоту и кофермент А. Энергия расщепления сукцинил-КоА накапливается в виде гуанозинтрифосфата (ГТФ). В сопряженной реакции перефосфорилирования АДФ фосфорилируется в АТФ, а освобождающиеся молекулы ГТФ могут вновь фосфорилироваться (субстратное фосфорилирование).

6. Сукцинатдегидрогеназа катализирует превращение сукцината в фумаровую кислоту. Фермент вмонтирован во внутреннюю мембрану митохондрий и в качестве простетической группы содержит ФАД. Сукцинатдегидрогеназа – регуляторный фермент: активируется фосфатом, сукцинатом и конкурентно ингибируется ЩУК.

7. Фумаратгидратаза (фумараза) катализирует превращение фумаровой кислоты в яблочную (малат). Фермент стереоспецифичен, образует только L-малат.

8. Малатдегидрогеназа катализирует окисление яблочной кислоты в ЩУК. Кофермент малатдегидрогеназы НАД⁺.

Регуляция ЦТК: 1. На стадии цитратсинтазы - АТФ аллостерический ингибитор (повышает Кm по ацетил-КоА). 2. На стадии изоцитратдегидрогеназы - АДФ аллостерический активатор, НАДН и АТФ ингибиторы. 3. a-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс: ингибируют сукцинил-КоА и НАДН (т.е. продукты реакции) и высокий энергетический заряд клетки (много АТФ).