Лекция_Цикл Кребса.ppt

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.

1. Лекция
Цикл Кребса

2. Цикл трикарбоновых кислотвпервые был открыт
английским биохимиком Г. Кребсом.
Он первым постулировал значение данного цикла для
полного сгорания пирувата, главным источником которого
является гликолитическое превращениеуглеводов. В
дальнейшем было показано, что цикл трикарбоновыхкислот
является тем центром, в котором сходятся практически все
метаболические пути.
Таким образом,цикл Кребса–общий конечный
путьокисленияацетильныхгрупп (в виде ацетил-КоА), в
которые превращается в процессекатаболизмабольшая часть
органическихмолекул, играющих роль
«клеточноготоплива»:углеводов, жирных
кислотиаминокислот.

3. Образовавшаяся в результате окислительного
декарбоксилирования пирувата вмитохондриях ацетил-КоА
вступает вцикл Кребса. Данный цикл происходит в
матриксемитохондрий и состоит из восьмипоследовательны
реакций. Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к
оксалоацетату и образованиялимонной кислоты(цитрата).
Затемлимонная кислота(шестиуглеродное соединение)
путем рядадегидрирований(отнятиеводорода) и
двухдекарбоксилирований(отщепление СО
2) теряет два
углеродныхатомаи снова вцикле Кребсапревращается в
оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в результате
полного оборота цикла однамолекулаацетил-КоА сгорает до
СО
2и Н
2О, амолекулаоксалоацетата регенерируется.
Рассмотрим все восемьпоследовательных
реакций(этапов)цикла Кребса.

4. Цикл трикарбоновых кислот(цикл Кребса).

5. Первая реакция катализируется ферментом и
цитратсинтазой, при этомацетильнаягруппа
ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом,
в результате чего образуетсялимонная кислота:

6. В даннойреакциив качестве промежуточного
продукта образуется связанный сферментом
цитрил-КоА. Затем последний самопроизвольно и
необратимо гидролизуется с образованиемцитратаи
HS-KoA.
В результате
второйреакцииобразовавшаясялимонная
кислотаподвергается дегидратированию с
образованием цис-аконитовойкислоты, которая,
присоединяямолекулуводы, переходит
визолимонную кислоту(изоцитрат).

7. Катализирует эти обратимыереакциигидратации –
дегидратациифермент аконитатгидратаза
(аконитаза). В результате происходит
взаимоперемещение Н и ОН вмолекулецитрата:

8. Третьяреакция, лимитирует скоростьцикла
Кребса.Изолимонная кислотадегидрируется в
присутствии НАД-зависимой
изоцитратдегидрогеназы.

9. В ходе изоцитратдегидрогеназнойреакции
изолмоная кислотаодновременно
декарбоксилируется. НАД-зависимая
изоцитратдегидрогеназа является
аллостерическимферментом, которому в
качестве специфического активатора
необходимАДФ.
Кроме того,ферментдля проявления
своейактивности нуждается вионахMg
2+
или
Мn
2+
.

10. Во время четвертойреакциипроисходит
окислительное декарбокси-лирование α-
кетоглутаровойкислотыс образованием
высокоэнергетического соединения сукцинил-КоА.
Механизм этойреакциисходен с
таковымреакцииокислительногодекарбоксилиров
анияпирувата до ацетил-КоА, α-
кетоглутаратдегидрогеназный комплекс напоминает
по своей структуре пируватдегидрогеназный
комплекс.

11. Как в одном, так и в другом случае
вреакциипринимают участие 5коферментов:
ТПФ, амидлипоевой кислоты, HS-KoA, ФАД и
НАД
+

12. Пятаяреакциякатализируетсяферментом
сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе
этойреакциисукцинил-КоА при участии ГТФ
инеорганического фосфатапревращается вянтарную
кислоту(сукцинат). Одновременно происходит
образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ
за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:

13. В результате шестойреакциисукцинатдегидрируется
вфумаровую кислоту.Окислениесукцината
катализируетсясукцинатдегидрогеназой, вмолекулекоторой
сбелкомпрочно (ковалентно) связанкофермент ФАД.
В свою очередьсукцинатдегидрогеназапрочно связана с
внутренней ми-тохондриальноймембраной.

14. Седьмаяреакцияосуществляется под влияниемфермента
фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при
этомфумаровая кислотагидратируется,
продуктомреакцииявляетсяяблочная кислота(малат).
Следует отметить, что фумаратгидратаза
обладаетстереоспецифичностью –в ходереакцииобразуется L-
яблочнаякислота:

15. Наконец, в ходе восьмойреакции цикла
трикарбоновых кислотпод
влиянием митохондриальной НАД-
зависимой малатдегидрогеназыпроисходито
кислениеL-малата в оксалоацетат:

16. Как видно, за один оборот цикла, состоящего
из восьми ферментативныхреакций, происходит
полноеокисление(«сгорание»)
одноймолекулыацетил-КоА. Для непрерывной
работы цикла необходимо постоянное
поступление в систему ацетил-КоА,
акоферменты(НАД
+
и ФАД), перешедшие в
восстановленное состояние, должны снова и
снова окисляться.
Этоокислениеосуществляется в системе
переносчиковэлектроновв дыхательной
цепи(вцепи дыхательныхферментов),
локализованной вмембранемитохондрий.

17. Таким образом можно выделить важнейшие
функции данного цикла:
•энергетическая;
•анаболическая (синтез органических веществ –
аминокислот, жирных белков и т.д.);
•катаболическая: превращение некоторых веществ
в катализаторы –элементы, способствующие
выработке энергии;
•транспортная, в основном происходит
транспортировка водорода, участвующего в
дыхании клеток.