Трікарб про нові кисл о т цикл, цикл лимонної кислоти, цикл Кребса, широко представлений в організмах тварин, рослин і мікроорганізмів шлях окислювальних перетворень ді-і трикарбонових кислот, що утворюються в якості проміжних продуктів при розпаді білків, жирів і вуглеводів. Відкрито Х. Кребсом і У. Джонсоном (1937). Т. к. Ц., Локалізований в мітохондріях , Починається з лимонної кислоти і закінчується утворенням щавелевоуксусной кислоти, CO2 і відновленням коферментів дегідрогеназ: никотинамидадениндинуклеотида (НАД) і флавінаденіндінуклеотіда (ФАД). До субстратів Т. к. Ц. відносяться трикарбонових кислот - лимонна, цис-аконітовая, ізолімонная, щавелевоянтарная і дикарбонових кислоти - кетоглутарова, бурштинова, фумарова, яблучна і щавелевоуксусная. До субстратів Т. к. Ц. слід віднести і оцтову кислоту, яка в активній формі, тобто у вигляді ацетилкофермента А (ацетил-КоА), бере участь в конденсації з щавелевоуксусной кислотою, що призводить до утворення лимонної кислоти. Саме ацетильную залишок, який увійшов в структуру лимонної кислоти, піддається окисленню; атоми вуглецю окислюються до CO2, атоми водню частково акцептуються коферментами дегідрогеназ, частково в протоновану формі переходять в розчин, тобто в навколишнє середовище.
Зазвичай вказують на пировиноградную кислоту (піруват), що утворюється при гликолизе в реакціях переаминирования і займає одне з центральних місць в перехресних шляхах обміну речовин, як на вихідне з'єднання для освіти ацетил-КоА. Дійсно, під впливом ферменту складної структури - піруватдегідрогенази - здійснюється окислення пірувату з утворенням CO2 (перше декарбоксилирование), ацетил-КоА і відбувається відновлення НАД (див. Схему). Однак окислення пірувату далеко не єдиний шлях освіти ацетил-КоА, який є характерним продуктом мітохондріального окислення жирних кислот (фермент тіолазу), а також реакції зворотної конденсації при утворенні лимонної кислоти і ін. Всі ферменти, що беруть участь в реакціях Т. к. Ц., локалізовані в мітохондріях, причому більшість з них міцно пов'язані з мембранними структурами.
Освіта лимонної кислоти, з перетворення якої і починається власне Т. к. Ц., Є реакцією ендергонічеськие, і її реалізація можлива завдяки використанню багатою енергією зв'язку ацетильную остагка з KoA [СН3 (О) С ~ SKoA]. Далі слід ізомеризація лимонної кислоти в ізолімонная через проміжну стадію утворення цис-аконітовая кислоти. Продуктом подальшого перетворення ізолімонной кислоти під впливом відповідної дегідрогенази є, мабуть, щавелевоянтарная кислота, декарбоксилирование якої (друга молекула CO2) призводить до a -кетоглутаровой кислоті. Кетоглутаратдегидрогенази по ряду характеристик (висока молекулярна маса, складна багатокомпонентна структура, ступінчасті реакції, частково ті ж коферменти і т.д.) нагадує дію піруватдегідрогенази. Продуктами реакції є CO2 (третє декарбоксилирование), НАДН × Н + і сукцинил-КоА. На цій стадії включається сукцинил-КоА-синтетаза, що каталізує оборотну реакцію освіти вільного сукцината: сукцініл-КоА + Рнеорг. + ГДФ Û Сукцинат + KoA + ГТФ. При цій реакції здійснюється так зване субстратне фосфорилювання, тобто освіту багатого енергією гуанозінтріфосфата (ГТФ) або аденозинтрифосфату (АТФ) за рахунок гуанозиндифосфат (ГДФ) і мінерального фосфату (Р) з використанням енергії сукцинил-КоА. Після утворення сукцинату вступає в дію сукцинатдегідрогеназа - флавопротеид, що приводить до фумарової кислоти. Фумарази забезпечує рівновагу між фумаровой кислотою і яблучної, а дегидрогеназа яблучної кислоти (кофермент - НАД +) призводить до завершення Т. к. Ц., Тобто до утворення щавелевоуксусной кислоти. На цій стадії повторюється реакція конденсації (конденсирующий фермент) між щавелевоуксусной кислотою і ацетил-КоА, що приводить до утворення лимонної кислоти.
Енергетична ефективність розглянутих процесів невелика. Однак утворюються при окисленні пірувату і наступних реакціях Т. к. Ц. 4 благаючи НАДН, 1 моль ФАДН2 і 3 благаючи CO2 є важливими продуктами окислювальних перетворень. Особливо це стосується відновлених форм НАД і ФАД. Подальше їх окислення здійснюється ферментами дихального ланцюга і пов'язане з фосфорилюванням, тобто утворенням АТФ за рахунок етерифікації мінерального фосфату (див. окислювальне фосфорилювання ). На кожну повністю окислених до CO2 і H2O молекулу пірувату доводиться освіту не менше 15 багатих енергією фосфатних зв'язків. Процес окислення НАДН і ФАДН2 ферментами дихального ланцюга енергетично вельми ефективний, відбувається з використанням кисню повітря, призводить до утворення води і служить основним джерелом енергетичних ресурсів клітини. Однак в його безпосередньої реалізації ферменти Т. к. Ц. не беруть участь. Див. також окислення біологічне , тканинне дихання .
Літ .: Кребс Г., Корнберг Г., Перетворення енергії в живих системах, пров. з англ., М., 1959; Пилипович Ю.Б., Основи біохімії, М., 1969; Ленинджер А., Біохімія, пер. з англ., М., 1974, гл. 16.
С. Є. Северин.
Схема циклу трикарбонових кислот. В рамках - ферменти і окислені форми коферментів, в подвійних рамках - відновлені коферменти і CO2.
