БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ II ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ГЛАВА 13. ЦИКЛ ТРИКАБОНОВЫХ КИСЛОТ

Заключение

Цикл трикарбоновых кислот представляет собою конечный общий путь для окисления топливных молекул. Он служит также источником строительных блоков для процессов биосинтеза. Большинство топливных молекул вступают в цикл в виде ацетил- СоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата, приводящее к образованию ацетил-СоА, является связующим звеном между гликолизом и циклом трикарбоновых кислот. Эта реакция и все реакции цикла протекают в митохондриях в отличие от гликолиза, который происходит в цитозоле. Цикл начинается с конденсации оксалоацетата (С₄) и ацетил-СоА (С₂) с образованием цитрата (С₆), который изомеризуется в изоцитрат (С₆). Окислительное декарбоксилирование изоцитрата дает α-оксоглутарат (С₅). Вторая молекула СО₂ выделяется в следующей реакции, в которой а-оксоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию в сукцинил-СоА (С₄). Тиоэфирная связь сукцинил-СоА в присутствии Рi расщепляется с образованием сукцината и одновременным генерированием высокоэнергетической фосфатной связи в форме GTP или АТР. Сукцинат окисляется в фумарат (С₄), который затем гидратируется в малат (С₄). Наконец, малат окисляется, приводя к регенерированию оксалоацетата (С₄). Таким образом, два атома углерода поступают в цикл в виде ацетил- СоА и два атома углерода покидают цикл в виде СO₂ при последовательных реакциях декарбоксилирования, катализируемых

изоцитрат-дегидрогеназой и а-оксоглута- рат—дегидрогеназой. В четырех окислительно-восстановительных реакциях цикла три пары электронов переносятся на NAD⁺ и одна пара-на FAD. Эти восстановленные переносчики электронов окисляются затем в цепи переноса электронов, что сопровождается генерированием одиннадцати молекул АТР. Кроме того, одна высокоэнергетическая фосфатная связь образуется непосредственно в цикле трикарбоновых кислот. Следовательно, на каждый двухуглеродный фрагмент, который полностью окисляется до Н₂O и СO₂, происходит генерирование двенадцати высокоэнергетических фосфатных связей.

Цикл трикарбоновых кислот функционирует только в аэробных условиях, поскольку для него необходимо поступление NAD⁺ и FAD. Эти переносчики электронов регенерируют при переносе электронов NADH и FADH₂ на O₂ по электрон-транспортной цепи, сопровождающемся одновременным образованием АТР. Следовательно, скорость цикла трикарбоновых кислот зависит от потребности в АТР. Важное значение в этом отношении имеет также регуляция трех ферментов цикла. Высокий энергетический заряд понижает активность цитратсинтазы, изоцитрат-дегидрогеназы и α-оксоглутарат—дегидрогеназы. Еще один важный регуляторный пункт-необратимое образование ацетил-СоА из пирувата. Активность пируват-дегидрогеназного комплекса контролируется путем 1) ингибирования продуктами реакции, 2) регуляции нуклеотидами по принципу обратной связи и 3) ковалентной модификации. Эти механизмы дополняют друг друга в снижении скорости образования ацетил-СоА при высоком энергетическом заряде клетки.