Окисление ацетата дает много энергии

Образующийся в ПВК-дегидрогеназной реакции ацетил-SКоА далее вступает в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Кроме пирувата, в цикл вовлекаются кетокислоты, поступающие из катаболизма аминокислот или каких-либо иных веществ.

Цикл трикарбоновых кислот

Цикл протекает в матриксе митохондрий и представляет собой восемь последовательных реакций.

В первой реакции связываются ацетил и оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота) с образованием цитрата (лимонной кислоты), далее происходит изомеризация лимонной кислоты до изоцитрата и две реакции окисления с сопутствующим выделением СОи восстановлением НАД.

В пятой реакции образуется ГТФ, это реакция субстратного фосфорилирования.

Последние три реакции составляют так называемый мотив, т.е. набор однотипных преобразований некой молекулы. В данном случае мотив представляет собой окисление, гидратацию и новое окисление, и используется для введения кетогруппы в структуру сукцината.

В итоге после восьми реакций цикла вновь образуется оксалоацетат.

Указанный мотив (ФАД-зависимое окисление, гидратация и НАД-зависимое окисление) также присутствует в реакциях β-окисления жирных кислот. В обратной последовательности (восстановление, дегидратация и восстановление) этот мотив наблюдается в реакциях синтеза жирных кислот.
Цикл трикарбоновых кислот
Реакции цикла трикарбоновых кислот

Основная роль ЦТК заключается в

  • генерации атомов водорода для работы дыхательной цепи, а именно трех молекул НАДН и одной молекулы ФАДН2.

Кроме этого, в ЦТК образуется

  • одна молекула ГТФ, которая равнозначна АТФ,
  • сукцинил-SКоА, участвующий в синтезе гема,
  • кетокислоты, являющиеся аналогами аминокислот – α-кетоглутарат для глутаминовой кислоты, оксалоацетат для аспарагиновой.

Регуляция цикла трикарбоновых кислот

Главным и основным регулятором ЦТК является оксалоацетат, а точнее его доступность. Наличие оксалоацетата вовлекает в ЦТК ацетил-SКоА и запускает процесс.

Обычно в клетке имеется баланс между образованием ацетил-SКоА (из глюкозы, жирных кислот или аминокислот) и количеством оксалоацетата. Источником оксалоацетата является глюкоза (синтез из пирувата в анаплеротической реакции), поступление из фруктовых кислот самого цикла (яблочной, лимонной), образование из аспарагиновой кислоты в результате трансаминирования.

Примером существенной роли оксалоацетата служит активация синтеза кетоновых тел и кетоацидоз плазмы крови при недостаточном количестве оксалоацетата в печени. Такое состояние наблюдается при инсулинзависимом сахарном диабете, при голодании, алкогольном отравлении или длительной физической нагрузке.

Недостаток оксалоацетата
Изменение скорости реакций ЦТК и причины накопления кетоновых тел при некоторых состояниях
Описанный способ регуляции при участии оксалоацетата является иллюстрацией к красивой формулировке "Жиры сгорают в пламени углеводов". В ней подразумевается, что "пламень сгорания" глюкозы приводит к появлению пирувата, а пируват превращается не только в ацетил-SКоА, но и в оксалоацетат. Наличие оксалоацетата гарантирует включение ацетильной группы (образуемой из жиров и других источников) в первую реакцию ЦТК.
В случае масштабного "сгорания" жирных кислот, которое наблюдается в мышцах при физической работе и в печени при голодании, скорость поступления ацетил-SКоА в реакции ЦТК  будет напрямую зависеть от количества оксалоацетата (или окисленной глюкозы).
При мышечной работе глюкоза в миоците используется не только на энергетические нужды, но и на обеспечение постоянного притока оксалоацетата в ЦТК. При этом с увеличением продолжительности нагрузки "энергетическая" роль глюкозы снижается.
В печени при голодании глюкоза не в состоянии обеспечить наличие должного количества оксалоацетата, поскольку ее просто нет в клетке. Поэтому при голодании жирные кислоты не сгорают в ЦТК, а уходят в синтез кетоновых тел.

Также некоторые ферменты ЦТК являются чувствительными к аллостерической регуляции метаболитами:

  Ингибиторы Активаторы
Цитратсинтаза АТФ, цитрат, НАДН, ацил-S-КоА  
Изоцитрат-дегидрогеназа АТФ, НАДН АМФ, АДФ
α-Кетоглутарат-дегидрогеназа Сукцинил-S-КоА, НАДН цАМФ
'
    '

    Вы можете спросить или оставить свое мнение.