трикарбоновых кислот цикл

Цикл лимонной кислоты, цикл Кребса, циклич. последовательность ферментативных окислит, превращений три- и дикарбоновых к-т; общий заключит, этап окислит, распада продуктов обмена углеводов, жиров и белков (или аминокислот) до CO₂ и Н20. Открыт X. Кребсом и У. Джонсоном в 1937. Широко распространён в клетках животных, растений и у микроорганизмов, является важнейшей стадией дыхания, осн. процессом, обеспечивающим снабжение клетки энергией в аэробных условиях и поставляющим биохимич. предшественники для разнообразных биосинтетич. процессов. Реакции Т. к. ц. протекают в митохондриях, где обнаружен полный набор ферментов Т. к. ц. (нек-рые ферменты Т. к. ц. локализованы также в цитоплазме и действуют на др. путях обмена). Т. к. ц. начинается образованием лимонной к-ты при конденсации ацетильной группы ацетил-КоА и щавелевоуксусной к-ты и завершается образованием щавелевоуксусной к-ты, 2 молекул CO₂ (продукт «сгорания» ацетильной группы) и восстановленных коферментов (3 НАД-Н + ЗН+ и 1 ФАДН2); последние затем окисляются выдыхательной цепи» митохондрий с образованием богатых энергией связей АТФ (см. окислительное фосфорилирование). Промежуточные продукты Т. к. ц.— изолимонная, ?-кетоглутаровая, янтарная и яблочная к-ты — окисляются специфич. дегидрогеназами, коферментами к-рых являются ФАД (сукцинатдегидрогеназа) и НАД (остальные дегидрогеназы). Энергия, образующаяся при расщеплении возникающего в результате окисления ? -кетоглутаровой к-ты богатого энергией сукцинил-КоА, обеспечивает фосфорилирование ГДФ или АДФ (т. н. субстратное фосфорилирование). Ацетил-КоА, вступающий в Т. к. ц., образуется при окислит. декарбоксилировании пировиноградной к-ты, осуществляемом многоферментным пируватдегидрогеназным комплексом, при окислении жирных к-т, а также в результате ацетил-КоА-синтазной реакции. При полном окислении молекулы пирувата в Т. к. ц. до CO₂ и Н20 образуется не менее 15 богатых энергией (макроэргических) фосфатных связей, а при полном аэробном окислении глюкозы синтезируется 38 молекул АТФ. Промежуточные продукты и субстраты Т. к. ц. являются также субстратами др. путей обмена веществ и могут выводиться из цикла для использования в разл. биосинтетич. процессах: глюконеогенезе (щавелевоуксусная к-та), синтезе порфиринов (сукцинил-КоА), жирных к-т, стероидов, ацетилхолина, ацетоновых тел (ацетил-КоА). Т. к. ц.— осн. источник CO₂, необходимого для реакций карбоксилирования (напр., при синтезе жирных к-т, в глюкоиеогенезе, орнитиновом цикле). В клетках существуют анаплеротические («возмещающие») реакции, в к-рых происходит образование промежуточных продуктов Т. к. ц. (напр., образование щавелевоуксусной к-ты при карбоксилировании пировиноградной или фосфоенолпировиноградной к-т, яблочной к-ты при карбоксилировании пировиноградной к-ты, α-кетоглутаровой и щавелевоуксусной к-ты при переаминировании глутаминовой и аспарагиновой к-т). Т. о. функции Т. к. ц., занимающего ключевое положение в обмене веществ, связаны как с катаболич., так и с анаболич. процессами. У высших растений и нек-рых микроорганизмов (в частности, у организмов, для к-рых единств, источником углерода служит ацетат) Т. к. ц. видоизменён в глиоксилатный цикл. Др. модифицированной формой Т. к. ц. является путь, в к-ром вместо реакций превращения ?-кетоглутаровой к-ты в сукцинил-КоА и янтарную к-ту реализуется альтернативная последовательность реакций: ? -кетоглутаровая к-та → глутаминовая к-та → ?-аминомасляная к-та → янтарный полуальдегид → янтарная к-та. Этот путь (т. н. ? -аминобутиратный шунт) имеет особенно большое значение для ткани мозга (ок. 10% глюкозы в мозге подвергается распаду по этому пути), обнаружен также в нек-рых др. органах животных, у мн. микроорганизмов и высших растений.

См. окисление биологическое.

↑ Схема цикла трикарбоиовых кислот. В рамках — субстраты цикла. Реакции катализируются следующими ферментами: цитратсинтазой (1), аконитазой (2), изоцитратдегидрогеназой (3), ?-кетоглутаратдегидрогеназой (4), сукцинилтиокиназой (5), сукцинатдегидрогеназой (6), фумаразой (7), малатдегидрогеназой (8), пируватдегидрогеназой (9).