Слайд 2
Цикл трикарбоновых кислот впервые был открыт английским биохимиком Г.
Кребсом.
Он первым постулировал значение данного цикла для полного сгорания
пирувата, главным источником которого является гликолитическое превращение углеводов. В дальнейшем было показано, что цикл трикарбоновых кислот является тем центром, в котором сходятся практически все метаболические пути.
Таким образом, цикл Кребса– общий конечный путь окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые превращается в процессе катаболизма большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива»: углеводов, жирных кислот и аминокислот.
Слайд 3
Образовавшаяся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА
вступает в цикл Кребса. Данный цикл происходит в матриксе митохондрий и
состоит из восьми последовательны реакций. Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования лимонной кислоты (цитрата).
Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух декарбоксилирований (отщепление СО2) теряет два углеродных атома и снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в результате полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула оксалоацетата регенерируется. Рассмотрим все восемь последовательных реакций (этапов) цикла Кребса.
Слайд 4
Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса).
Слайд 5
Первая реакция катализируется ферментом и
цитратсинтазой, при этом ацетильная группа
ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом,
в результате чего образуется лимонная кислота:
Слайд 6
В данной реакции в качестве промежуточного
продукта образуется связанный с ферментом
цитрил-КоА. Затем
последний самопроизвольно и
необратимо гидролизуется с образованием цитрата и
HS-KoA.
В результате
второй реакции образовавшаяся лимонная
кислота подвергается
дегидратированию с
образованием цис-аконитовой кислоты, которая,
присоединяя молекулу воды, переходит
в изолимонную кислоту (изоцитрат).
Слайд 7
Катализирует эти обратимые реакции гидратации –
дегидратации фермент аконитатгидратаза
(аконитаза). В результате
происходит
взаимоперемещение Н и ОН в молекуле цитрата:
Слайд 8
Третья реакция, лимитирует скорость цикла
Кребса. Изолимонная кислота дегидрируется в
присутствии НАД-зависимой
изоцитратдегидрогеназы.
Слайд 9
В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции
изолмоная кислота одновременно
декарбоксилируется. НАД-зависимая
изоцитратдегидрогеназа является
аллостерическим ферментом, которому в
качестве
специфического активатора
необходим АДФ.
Кроме того, фермент для проявления
своей активности нуждается в ионах Mg2+или
Мn2+.
Слайд 10
Во время четвертой реакции происходит окислительное декарбокси-лирование α-кетоглутаровой кислоты с образованием высокоэнергетического
соединения сукцинил-КоА.
Механизм этой реакции сходен с таковым реакции окислительного декарбоксилирования пирувата до ацетил-КоА, α-кетоглутаратдегидрогеназный
комплекс напоминает по своей структуре пируватдегидрогеназный комплекс.
Слайд 11
Как в одном, так и в другом случае
в реакции принимают участие 5 коферментов: ТПФ, амид липоевой кислоты, HS-KoA, ФАД и
НАД+
Слайд 12
Пятая реакция катализируется ферментом
сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе
этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ
и неорганического
фосфата превращается в янтарную
кислоту (сукцинат). Одновременно происходит
образование высокоэргической фосфатной связи
ГТФ
за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:
Слайд 13
В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую
кислоту. Окисление сукцината катализируется сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которой с белком прочно (ковалентно) связан кофермент ФАД.
В свою
очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней ми-тохондриальной мембраной.
Слайд 14
Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы
(фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота (малат).
Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью – в ходе реакции образуется L-яблочная кислота:
Слайд 15
Наконец, в ходе восьмой реакции цикла
трикарбоновых кислот под
влиянием
митохондриальной НАД-
зависимой малатдегидрогеназы происходит о
кисление L-малата в оксалоацетат:
Слайд 16
Как видно, за один оборот цикла, состоящего из
восьми ферментативных реакций, происходит полное окисление («сгорание») одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла
необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты (НАД+ и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться.
Это окисление осуществляется в системе переносчиков электронов в дыхательной цепи (в цепи дыхательных ферментов), локализованной в мембране митохондрий.
