|
Полное окисление пировиноградной
кислоты при аэробном дыхании в митохондриях идет через ряд промежуточных
этапов, катализируемых соответствующими ферментами.
Последовательность и взаимосвязь превращений
пировиноградной кислоты с конечным окислением до СО2 и Н2О установлена
английским биохимиком Г. А. Кребсом, и получила название цикла
трикарбоновых кислот — цикла Кребса.
Цикл Кребса начинается с того, что пировиноградная кислота
под действием пируваткарбоксилазы при участии АТР конденсируется с молекулой
С02 и образует при этом щавелево- уксусную кислоту, которая легко
превращается в свою енольную форму
НООС—СН=С (ОН) —СООН.
В результате окислительного декарбоксилирования второй
молекулы пировиноградной кислоты образуется молекула СОг и ацетильный
радикал, связанный с коэнзимом А. Реакция катализируется сложной
каталитической системой — многоферментным комплексом пируватдекарбоксилазы. В
этой реакции необходимы NAD+, липоевая кислота, тиаминпирофосфат, FAD и
кофермент (КоА). Кофермент А (коэнзим А, СоА) представляет собой
аденозиндифосфат, соединенный с остатком панто- теновой кислоты, который
связан с остатком меркаптоэтилами- на. Кофермент А играет исключительно
важную роль в обмене веществ.
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
и других а-кетокислот сопровождается возникновением высокоэнергетических
связей. Молекула енольной формы щаве- лево-уксусной кислоты конденсируется с
ацетильным радикалом, образуя лимонную кислоту, реакция катализируется
ферментом цитрат-синтазой (4.1.3.7). Далее лимонная кислота превращается в
цис-аконитовую кислоту, затем в изолимонную, они видимо катализируются одним
ферментом — аконитат- гидратазой (4.2.1.3). Образование и перенос ацетильного
остатка на щавелево-уксусную кислоту под действием цитрат-синтазы с синтезом
в конечном счете лимонной кислоты происходит при участии кофермента А. Ацетил
кофермент A (CH3CO~S-CoA) содержит высокоэнергетическую тиоэфирную связь, при
гидролизе которой освобождается 32,2 кДж/М.
Перенос ацетильных остатков при участии КоА играет также
важную роль в биосинтезе жирных кислот и во многих других реакциях. Этот
кофермент является важнейшим ацилирую- щим агентом клетки. Рассмотренная выше
изолимонная кислота декарбоксилируется под влиянием NAD — специфичной изоцитратдегидрогеназы
(1.1.1.41) с образованием а-кетоглю- таровой кислоты и СО2. Далее при
окислительном декарбокси- лировании а-кетоглютаровой кислоты выделяется
молекула СОг и возникает янтарная кислота. Эта кислота затем окисляется под
действием фумарат-гидратазы (4.2.1.2) и, присоединяя молекулу воды, образует
яблочную кислоту. Дегидрогенизация яблочной кислоты под действием NAD —
специфичной малат- дегидрогеназы (1.1.1.37) приводит к образованию щавелево-
уксусной кислоты, способной снова вступить в реакцию конденсации с новой
молекулой ацетил-СоА. Цикл замыкается — все реакции окислительной
диссимиляции пировиноградной кислоты начнутся снова.
|