Цикл Кребса

Содержание

Слайд 2

Цикл трикарбоновых кислот впервые был открыт английским биохимиком Г. Кребсом. Он

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.
Слайд 3

Образовавшаяся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА вступает в

Образовавшаяся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях  ацетил-КоА вступает в цикл Кребса.

Данный цикл происходит в матриксе митохондрий и состоит из восьми последовательны реакций. Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования лимонной кислоты (цитрата).
Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух декарбоксилирований (отщепление СО2) теряет два углеродных атома и снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в результате полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до СО2 и Н2О, а молекула оксалоацетата регенерируется. Рассмотрим все восемь последовательных реакций (этапов) цикла Кребса.
Слайд 4

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

 Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

Слайд 5

Первая реакция катализируется ферментом и цитратсинтазой, при этом ацетильная группа ацетил-КоА

Первая реакция катализируется ферментом и
цитратсинтазой, при этом ацетильная группа
ацетил-КоА конденсируется с

оксалоацетатом,
в результате чего образуется лимонная кислота:
Слайд 6

В данной реакции в качестве промежуточного продукта образуется связанный с ферментом

В данной реакции в качестве промежуточного
продукта образуется связанный с ферментом
цитрил-КоА. Затем последний самопроизвольно и
необратимо

гидролизуется с образованием цитрата и
HS-KoA.
В результате
второй реакции образовавшаяся лимонная
кислота подвергается дегидратированию с
образованием цис-аконитовой кислоты, которая,
присоединяя молекулу воды, переходит
в изолимонную кислоту (изоцитрат).
Слайд 7

Катализирует эти обратимые реакции гидратации – дегидратации фермент аконитатгидратаза (аконитаза). В

Катализирует эти обратимые реакции гидратации –
дегидратации фермент аконитатгидратаза
(аконитаза). В результате происходит
взаимоперемещение Н

и ОН в молекуле цитрата:
Слайд 8

Третья реакция, лимитирует скорость цикла Кребса. Изолимонная кислота дегидрируется в присутствии НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы.

Третья реакция, лимитирует скорость цикла
Кребса. Изолимонная кислота дегидрируется в
присутствии НАД-зависимой
изоцитратдегидрогеназы.

Слайд 9

В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции изолмоная кислота одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа является

В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции 
изолмоная кислота одновременно
декарбоксилируется. НАД-зависимая
изоцитратдегидрогеназа является
аллостерическим ферментом, которому в
качестве специфического активатора
необходим АДФ.
Кроме

того, фермент для проявления
своей активности нуждается в ионах Mg2+или
Мn2+.
Слайд 10

Во время четвертой реакции происходит окислительное декарбокси-лирование α-кетоглутаровой кислоты с образованием

Во время четвертой реакции происходит окислительное декарбокси-лирование α-кетоглутаровой кислоты с образованием высокоэнергетического соединения сукцинил-КоА.
Механизм

этой реакции сходен с таковым реакции окислительного декарбоксилирования пирувата до ацетил-КоА, α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс напоминает по своей структуре пируватдегидрогеназный комплекс.
Слайд 11

Как в одном, так и в другом случае в реакции принимают

Как в одном, так и в другом случае в реакции принимают участие 5 коферментов:

ТПФ, амид липоевой кислоты, HS-KoA, ФАД и НАД+
Слайд 12

Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе этой реакции сукцинил-КоА при

Пятая реакция катализируется ферментом
сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе
этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ
и неорганического фосфата превращается в янтарную
кислоту (сукцинат).

Одновременно происходит
образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ
за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:
Слайд 13

В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую кислоту. Окисление сукцината

В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую кислоту. Окисление сукцината катализируется сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которой с белком прочно (ковалентно) связан кофермент

ФАД.
В свою очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней ми-тохондриальной мембраной.
Слайд 14

Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом

Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная

кислота (малат).
Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью – в ходе реакции образуется L-яблочная кислота:
Слайд 15

Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под влиянием митохондриальной

Наконец, в ходе восьмой реакции цикла
трикарбоновых кислот под
влиянием митохондриальной НАД-
зависимой малатдегидрогеназы происходит о
кисление L-малата в

оксалоацетат:
Слайд 16

Как видно, за один оборот цикла, состоящего из восьми ферментативных реакций,

Как видно, за один оборот цикла, состоящего из восьми ферментативных реакций, происходит

полное окисление («сгорание») одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты (НАД+ и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться.
Это окисление осуществляется в системе переносчиков электронов в дыхательной цепи (в цепи дыхательных ферментов), локализованной в мембране митохондрий.