Подготовительная стадия

На этой стадии происходит окислительное декарбоксилирование пирувата с включением его ацетильной группы в состав ацетил-СоА:

Реакцию осуществляет сложный пируватдегидрогеназный комплекс,
в состав которого входят три фермента – пируватдегидрогеназа, дигидролипоил-ацетилтрансфераза и дигидролипоил-дегидрогеназа. В работе комплекса также участвуют 5 коферментов – тиаминпирофосфат (ТРР – кофермент пируватдегидрогеназы), флавинадениндинуклеотид (FAD – кофермент дигидролипоил-дегидрогеназы), коэнзимА (СоА), NAD⁺ и липоевая кислота – кофермент дигидролипоил-ацетилтрансферазы.

Механизм работы данного ферментативного комплекса можно представить следующим образом (рис. 9.8):

Рис. 9.8. Общая схема функционирования пируват-дегидрогеназного комплекса

Вначале под действием тиаминпирофосфата (кофермента пируватдегидрогеназы) происходит декарбоксилирование пирувата с одновременным присоединением оставшегося двухуглеродного фрагмента к ТРР.

Рис. 9.9. Тиаминпирофосфат – производное тиамина (витамина В₁).
Присоединение двухуглеродного фрагмента к ТРР происходит путем замещения водорода в функционально активной группировке (выделена)

Далее пируватдегидрогеназа переносит данный фрагмент на дигидролипоил-ацетилтрансферазу, а именно, на связанную с этим ферментом липоевую кислоту (в окисленном состоянии), которая при этом переходит в восстановленную форму. Одновременно происходит окисление двухуглеродного фрагмента с образованием ацетильной группы.

Рис. 9.10. Структура липоевой кислоты (дисульфидная форма)

Дигидролипоил-ацетилтрансфераза, в свою очередь, передает данную группу на коэнзим А с образованием ацетил-коэнзима А. После этого третий фермент данного комплекса – дигидролипоил-дегидрогеназа – вновь переводит липоевую кислоту в окисленную форму. В этом процессе участвует кофермент FAD в окисленном состоянии, который переходит в ходе реакции в свою восстановленную форму FADH₂. Регенерация исходной формы FAD происходит за счет его окисления в присутствии свободного NAD⁺, последний при этом восстанавливается до NADH.