Цикл трикарбонових кислот

Окиснення пірувату

У результаті катаболізму глюкози утворюється один з найважливіших метаболітів — піруват, який є попередником багатьох продуктів.

Переважна більшість мікроорганізмів окиснює піруват до ацетил-коферменту А(ацетил-КоА). Утворення ацетил-КоА з пірувату може здійснюватись у таких реакціях:

Піруват + КоА + НАД -» Ацетил-КоА + НАДН + СО₂; (1)

Піруват + КоА + 2 Fd -> Ацетил-КоА + FdH + СО₂, (2)

де Fd — фередоксин;

Піруват + КоА ~> Ацетил-КоА + Форміат. (3)

Реакція (1) каталізується мультиферментним nipyвamдeгідрогеназнам комплексом, що складається з трьох ферментів, одним з яких є піруватдегідрогеназа. Цей комплекс функціонує майже у всіх аеробних мікроорганізмів. У строгих анаеробів піруватдегідрогеназний комплекс відсутній.

Реакцію (2) каталізує фермент піруват:фередоксиноксидоредуктаза. Цей фермент у багатьох анаеробних бактерій (наприклад, у клостридій) має особливе значення.

Реакцію (3) каталізує фермент піруват-форміатліаза. Його виявлено у багатьох анаеробних бактерій, які виділяють мурашину кислоту (здійснюють мурашинокисле бродіння), зокрема у ентеробактерій, а також у фототрофних бактерій.

У дріжджів і деяких бактерій, які утворюють етанол, є четвертий фермент, що окиснює піруват:

Піруват —> Ацетальдетід + СО₂. (4)

Фермент піруватдекарбоксилаза розщеплює піруват до ацетальдегіду та вуглекислого газу. Ацетальдегід потім відновлюється до етанолу.

У циклі трикарбонових кислот (ЦТК) відбувається окис-нення ацетил-КоА до СО₂ з перенесенням відновлювальних еквівалентів на НАД, НАДФ, ФАД (рис. 6.6). Цей цикл був відкритий Г.А. Кребсом і Л.В. Еглестоном у тканинах тварин. Його інакше називають циклом Кребса або циклом лимонної кислоти. Назва "цикл лимонної кислоти" зустрічається рідко в науковій літературі.

Ацетил-КоА вводиться у цикл в результаті цитпратсинтазної реакції, в якій оксалоацетат (щавлево-оцтова кислота) і ацетил-КоА конденсуються з утворенням цитрату. Цей етап каталізується ферментом цитратсинтазою. Далі під дією ферменту аконітатгідратази відбувається оборотне взаємоперетворення трьох трикарбонових кислот:

Цитрат <-> цис-Аконітат <-> Ізоцитрат.

Рис. 6.6. Цикл трикарбонових кислот:

ферменти: 1 — піруватдегідрогеназа; 2 — цитратсинтаза; 3 — аконітаза; 4 — ізоцитратдегідрогеназа; 5 — 2-оксоглута-ратдегідрогеназа; 6 — сукцинаттіокіназа; 7 — сукцинатдегідрогеназа; 8 — фумараза; 9 — малатдегідрогеназа

Фермент ізоцитратдегідрогеназа каталізує реакції перетворення ізоцитрату на 2-оксоглутарат. Ізоцитрадегідрогеназа може бути НАД - або НАДФ -залежною. Під дією 2-оксоглута-ратдегідрогенази з 2-оксоглутарату утворюється сукциніл-КоА, який перетворюється на сукцинат за участю ферменту сукцинаттіокінази. Перетворення сукциніл-КоА на сукцинат спряжено з утворенням АТФ.

Сукцинатдегідрогеназа окиснює сукцинат до фумарату. Сукцинатдегідрогеназа переносить електрони від сукцинату на ФАД — флавінаденіндинуклеотид. Електрони від ФАД надходять у дихальний ланцюг. НАД не використовується як акцептор електронів у цій реакції.

На наступному етапі циклу фермент фумараза (фумаратгідратаза) приєднує до фумарата воду з утворенням малату. За допомогою малатдегідрогенази відбувається дегідрування малату до оксалоацетату.

Всі реакції циклу є оборотними, за винятком утворення сукциніл-КоА.

Окиснення ацетил-КоА у циклі трикарбонових кислот дає дві молекули + СО₂, вісім протонів, з яких шість — на рівні піридиннуклеотидів і два — на рівні флавопротеїнів. Крім того, утворюється молекула макроергічної сполуки.

Стехіометрія ЦТК:

Піруват -> З СО₂ + З НАДН + ФАДН + АТФ.

Цикл трикарбонових кислот є основним джерелом НАДН, наступне окиснення якого у дихальному ланцюгу генерує АТФ у гетеротрофних аеробних мікроорганізмів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Пентозофосфатний цикл	\|	ДИХАЛЬНИЙ ЛАНЦЮГІ ФОСФОРИЛЮВАННЯ (СИНТЕЗ АТФ)ПРИ ПЕРЕНЕСЕННІ ЕЛЕКТРОНІВ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.