Цикл трикарбоновых кислот кребса (цтк). Последовательность реакций, регуляция работы цикла и его биологическая роль. Анаболические функции цтк.

Это высокоорганизованная циклическая система взаимопревращений ди- и трикарбоновых кислот, катализируемых мультиферментным комплексом Он составляет основу клеточного метаболизма. Несмотря на то, что этот метаболический путь является замкнутым его началом считается цитратсинтазная реакция в ходе которой конденсация Ацетил-КоА и оксалоацитата дает цитрат. Далее следует реакция отщепление воды катализируемая ферментом аконитазой продуктом реакции является цис-аконитовая кислота. Этот же фермент (аконитаза) катализирует реакцию гидротации в итоге образуется изомер изоцитрат. Окислительная реакция кот катализируется ферментом изоцитратдегидрогиназа дает а-кетоглутаровую кислоту. В ходе реакции отщепляется СО2, энергия окислительного превращения аккумулируется в восстановленном НАД. Далее а-кетоглютаровая кислота под действием а-кетоглюторатдегидрогиназного комплекса превращается в сукценил-КоА. Сукцинил-КоА-Фермент катализирует реакцию в ходе которой из ГДФ и фосфорной кислоты образуется ГТФ(АТФ)и отщепляется фермент сукцинаттиокиназа. В итоге образуется янтарная кислота – сукцинат. Сукцинат далее вступает вновь в реакцию окисления с участием фермента сукцинатдегидрогиназы. Это ФАД зависимый фермент. сукцинат окисляется с образованием фумаровой кислоты. Происходит немедленное присоединение воды с участием фермента фумаразы и образуется малат (яблочная кислота). Малат, с участием малатдегидрогиназы содержащий НАД, окисляется в итоге образуется ЩУК т е происходит регенерация первого продукта ЩУК может снова вступать в реакцию конденсации с ацетил-КоА с образованием лимонной.

Что происходит в цикле Кребса? СНЗ-С + ЗНАД + ФАД + ГДФ + НЗРО4 + 2Н₂О -> 2СО_г + ЗНАДН+Н* + ФАДН₂ + ГТФ + HSKoA

Термодинамический контроль работы цикла

Пусковой реакцией цикла является цитратсинтазная реакция. Она сопровождается большой потерей энергии ∆G = - 7,7 ккал/моль. В условиях клетки эта реакция практически необратима. Большой потерей энергии сопровождается а-кетоглюторатдегидрогиназная реакция ∆G = -8 ккал/моль. В условиях клетки эта реакция абсолютна необратима. За счет этого движение метаболитов возможно лишь в одном направлении.

Кинетический контроль скорости потока метаболитов. Обеспеченность клетки энергией можно характеризовать величиной энергетического ее заряда. Он равен отношению концентрации АТФ и половины концентрации АДФ к концентрациям АДФ, АТФ и АМФ. Когда клетка хорошо обеспечена энергией большая часть ее адениловых нуклеотидов находится в форме АТФ и величина энергетического заряда приближается к 1. Высокая концентрация АДФ и АМФ признак нехватки энергии. Отсюда работа цикла Кребса должна тормозиться высокой концентрацией АТФ. Цикл Кребса должен стимулироваться высокой концентрацией АДФ и АМФ, энергии не хватает - пора включать цикл. Аналогичную роль может играть отношение восстановленного о НАД к окисленному. Скорость работы цикла контролируется прежде всего на пусковой стадии, которая определяется в значительной мере концентрацией ЩУК в клетке. Кроме того цитратсинтаза аллостерически угентается высокими концентрациями АТФ, восстан. НАД, и сукцинил-КоА. Угнетение активности ферментов высокими концентрациями АТФ вполне понятно - клетка обеспеченна энергией и цикл Кребса выключается. Второе регуляторное звено - изоцитратдегидрогиназная реакция. Изоцитратдегндрогиназа аллостерически ингибируется высокими концентрациями АТФ и восстановленного НАД. В то же время АДФ выступает в качестве аллостерического активатора. Аллостерическим активатором по некоторым данным является так же изоцитрат.

Третьим уровнем регуляции является а-кетоглюторатдегидрогеназная реакция. Здесь восстановленный НАД и АТФ явл. аллостер. ингибиторами работы этого комплекса. Активатором выступает АМФ.Высокие концентрации сукцинил-КоА угнетает работу комплекса

Активность фермента сукцинатдегидрогиназы ингибируется по конкурентному механизму высокими концентрациями ЩУК и малоновой кислоты.

ГЛАВНАЯ РОЛЬ ЦТК - ОБРАЗОВАНИЕ БОЛЬШОГО КОЛИЧЕСТВА АТФ.

1. ЦТК - главный источник АТФ. Энергию для образования большого количества АТФ дает полный распад Ацетил-КоА до СО₂ и Н₂О.

2. ЦТК - это универсальный терминальный этап катаболизма веществ всех классов.

3. ЦТК играет важную роль в процессах анаболизма (промежуточные продукты ЦТК):

- из цитрата -------> синтез жирных кислот

- из aльфа-кетоглутарата и ЩУК ---------> синтез аминокислот

- из ЩУК ----------> синтез углеводов

- из сукцинил-КоА -----------> синтез гема гемоглобина