Цикл Кребса

Цикл Кребса – это последовательность биохимических реакций с участием трикарбоновых кислот. Иначе цикл Кребса называют циклом лимонной кислоты, поскольку он начинается с образования этого вещества. У эукариот цикл Кребса протекает в митохондриях.

В ходе цикла Кребса пировиноградная кислота (ПВК) расщепляется до углекислого газа и атомов водорода, связанных с немембранными переносчиками НАД и ФАД. При этом окисление двух молей ПВК приводит к образованию двух молей ГТФ (макроэргического соединения, сходного с АТФ по строению и содержанию энергии).

Подготовительный этап. ПВК (С₃Н₄О₃) отщепляет СО₂ и взаимодействует с восстановленным коферментом HS–КоА и окисленным переносчиком НАД⁺. В результате образуется восстановленная форма НАД·Н+Н⁺ и ацетил–КоА (СН₃СО~S–КоА).

Кофермент А, коэнзим А * coenzyme A - - кофермент, образуемый из аденозин-3¹5¹-фосфата и β-меркаптоэтиламидпантотеновой кислоты и являющийся переносчиком ацильных групп в более чем 60 ферментативных реакциях.

В цикле Кребса окисление одного моля ПВК сопровождается образованием двух молей СО₂, трех молей НАД·Н+Н⁺ и одного моля ФАД·2Н. Углекислый газ удаляется из клетки, а атомы водорода (протоны и электроны), связанные с переносчиками, направляются на внутреннюю мембрану митохондрии. Цикл Крепса

1 этап. Ацетил–КоА реагирует с дикарбоновой четырехуглеродной органической кислотой (щавелевоуксусной кислотой, или ЩУК); в результате образуется трикарбоновая шестиуглеродная лимонная кислота, а кофермент КоА переходит в свободное состояние.

2 и 3 этапы. Происходит перестройка молекулы лимонной кислоты с образованием изолимонной кислоты. От изолимонной кислоты отщепляются 2Н с образованием восстановленной формы НАД·Н+Н⁺ и шестиуглеродной трикарбоновой кислоты (щавелевоянтарной кислоты, или ЩЯК). Далее от ЩЯК отщепляется СО₂, и образуется пятиуглеродная дикарбоновая кислота (α-кетоглутаровая кислота).

4 и 5 этапы. От α-кетоглутаровой кислоты отщепляется СО₂, отщепляются 2Н, и образуется четырехуглеродная дикарбоновая кислота (янтарная кислота); эти процессы протекают с участием КоА и сопровождаются образованием одного моля ГТФ.

6 этап. Янтарная кислота отдает 2Н переносчику ФАД и превращается в фумаровую кислоту.

7 этап. Фумаровая кислота присоединяет молекулу Н₂О и превращается в яблочную кислоту.

8 этап. Яблочная кислота отщепляет 2Н; в результате образуется восстановленная форма НАД·Н+Н⁺ и щавелевоуксусная кислота (ЩУК).

Схема окислительного фосфорилирования

2О₂ + 2ē → 2О₂^2–; 2О₂^2– + 4Н⁺ → 2Н₂О₂; 2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂ ↑