Химизм реакций цикла трикарбоновых кислот (цикл ТКК)

Цикл ТКК представляет собой последовательность восьми реакций, протекающих в матриксе митохондрий. Схематически этот процесс можно записать следующим образом:

ЦТК начинается с взаимодействия ацетил-КоА с четырехуглеродной дикарбоновой кислотой — оксалоацетатом, в результате чего образуется первая шестиуглеродная трикарбоновая кислота — цитрат. Далее следует серия реакций, в процессе которых происходит высвобождение двух молекул С0₂ и регенерация оксалоацетата. Характеристика ферментов ЦТК приведена в табл. 19.2.

• Первая реакция цикла ТКК — это необратимая реакция конденсации ацетил-КоА с оксалоацетатом, катализируемая ферментом цитратсинтазой. В результате реакции происходит синтез цитрата:^[1]

Таблица 19.2. Ферменты цикла трикарбоновых кислот;

источник — ткани млекопитающих.

зируется ферментом аконитазой. Реакция идет через образование промежуточного продуктааконитата:

• Третья реакция, подобно первой, является необратимой. В ней происходит окислительное декарбоксил ирование изоцитрата: гидрокс и группа изоцитрата окисляется до карбонильной с помощью НАД и одновременно отщепляется карбоксильная группа в (3-положении. Промежуточный продукт реакции — оксалосукцинат. Это первая реакция цикла, в которой восстанавливается НАД⁺-кофсрмент фермента изоцитратдегидрогеназы:

единения сукцинил-КоА. Механизм этой реакции сходен с реакцией окислительного декарбоксил ирован ия пиру вата до ацетил-КоА, а а-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс напоминает по своей структуре пируватдсгидрогсназный комплекс. Как в одном, так и в другом случае в ходе реакции принимают участие пять коферментов и три фермента: а-кетоглутарагдегидрогсназа (кофермент ТПФ), легидролиноил1ранссукцинилаза (кофермент липоевая кислота), дегидролипоилдегидрогеназа (кофермент ФАД), а также HSKoA и НАД⁺.

Суммарная реакция этого процесса может быть описана следующим уравнением:

• • Пятая реакция является единственной в цикле реакцией субстратного фосфорилирования, катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтетазой. В этой реакции сукцинил-КоА при участии ГДФ и неорганического фосфата превращается в сукцинат. Одновременно происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА. Она протекает в две стадии:
• — расщепление путем фосфоролиза тиоэфирной связи в сукцинил-КоА:

— активированная фосфорильная группа сукцинилфосфата переносится на ГДФ с образованием ГТФ и сукцината:

Суммарное уравнение для двух сопряженных реакций имеет следующий вид:

• В шестой реакции происходит дегидрирование сукцината до фумарата. Она катализируется ферментом сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которого с апобслком ковалентно связан кофермент ФАД:

• В ходе седьмой реакции осуществляется гидратация фумарата до L-малата. Она катализируется стереоспецифичным ферментом фумаразой:

• В восьмой, заключительной, реакции ЦТК происходит регенерация оксалоацетата. Под действием НАД⁺-зависимой малатлегилрогеназы L-малат дегидрируется и превращается в оксалоацетат:

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот можно представить в следующем виде:

• [1] Вторая реакция — это изомеризация цитрата в изоцитрат, в процессе которой происходит перенос гидроксигруппы к другому атому углерода, катали-