Цикл трикарбоновых кислот

Цикл лимонной кислоты (цикл трикарбоновых кислот - ЦТК, цикл Кребса) представляет собой серию реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых осуществляется катаболизм ацетильных групп и высвобождение восстановительных эквивалентов; при окислении последних поставляется свободная энергия топливных ресурсов тканей. Цикл запускается оксалоацетатом, который синтезируется из ПВК под действием пируваткарбоксилазы: карбоксилатный ион связывается с атомом N¹ биотина (витамин Н), в результате образуется активированный интермедиат карбоксибиотин-фермент:

Для протекания этой стадии необходимы НСО₃^–, АТФ, ионы Мg²⁺. Далее активированная карбоксильная группа переносится на пируват, при этом образуется оксалоацетат и высвобождается биотинсодержащий холофермент:

Молекула ацетил-КоА, полученная в основном в окислительном декарбоксилировании ПВК и β-окислении ВЖК, взаимодействует с оксалоацетатом (ОА) (щавелевоуксусной – ЩУК); в результате генерируется шестиуглеродная трикарбоновая кислота, называемая лимонной (цитратом). Далее следует серия реакций, в ходе которых происходит высвобождение двух молекул углекислого газа и регенерация оксалоацетата. Поскольку количество последнего, необходимое для преобразования большого числа ацетильных групп, весьма невелико, можно считать, что это соединение выполняет каталитическую функцию.

ЦТК является механизмом, обеспечивающим улавливание основной части свободной энергии, выделяемой при окислении углеводов, липидов, полипептидов. В нем, благодаря активности ряда специфических дегидрогеназ, происходит образование восстановительных эквивалентов в форме протонов и электронов, индуцирующих дыхательную цепь, при функционировании которой осуществляется окислительное фосфорилирование, т.е. синтезируется АТФ.

Ферменты процесса локализованы в митохондриальном матриксе, где они находятся или в свободном состоянии, или на внутренней поверхности сопрягающей (внутренней) мембраны; в последнем случае облегчается перенос восстановительных эквивалентов на комплексы ЭТЦ, встроенные в эту оболочку.

Рис. Схема цикла трикарбоновых кислот