ТРИКАРБО́НОВЫХ КИСЛО́Т ЦИКЛ

Трир. Въездные ворота Порта Нигра. 186–200.

ТРИКАРБО́НОВЫХ КИСЛО́Т ЦИКЛ (цикл ли­мон­ной ки­сло­ты, цикл Креб­са), се­рия по­сле­до­ва­тель­ных фер­мен­та­тив­ных пре­вра­ще­ний три- и ди­кар­бо­но­вых ки­слот и их про­из­вод­ных, про­те­каю­щих в клет­ках аэроб­ных ор­га­низ­мов (у про­ка­ри­от в ци­то­плаз­ме, у эу­ка­ри­от в мат­рик­се ми­то­хон­д­рий). Т. к. ц. – об­щий ко­неч­ный этап окис­ле­ния до СО₂ и Н₂О уг­ле­во­дов (пре­им. глю­ко­зы), жи­ров (жир­ных ки­слот) и бел­ков (ами­но­кис­лот), т. к. в хо­де их рас­па­да об­ра­зу­ет­ся ряд ме­та­бо­ли­тов (в т. ч. пи­ро­ви­но­град­ная, ща­ве­ле­во­ук­сус­ная и α-ке­тог­лу­та­ро­вая ки­сло­ты, сук­ци­нил-КоА, аце­тил-КоА), ко­то­рые вклю­ча­ют­ся в цикл, где и про­ис­хо­дит их по­сле­дую­щее окис­ле­ние. Т. к. ц. – осн. про­цесс, обес­пе­чи­ваю­щий снаб­же­ние кле­ток энер­ги­ей в аэроб­ных ус­ло­ви­ях и по­став­ляю­щий разл. про­ме­жу­точ­ные про­дук­ты для мно­го­числ. био­син­те­тич. ре­ак­ций. От­крыт Х. А. Креб­сом и амер. био­хи­ми­ком У. Джон­со­ном в 1937.

Т. к. ц. на­чи­на­ет­ся с об­ра­зо­ва­ния ли­мон­ной ки­сло­ты при кон­ден­са­ции аце­тиль­ной груп­пы аце­тил-КоА и ща­ве­ле­во­ук­сус­ной ки­сло­ты (см. схе­му). Ли­мон­ная ки­сло­та пре­вра­ща­ет­ся в цис-ако­ни­то­вую и да­лее в изо­ли­мон­ную ки­сло­ту, в хо­де окис­ли­тель­но­го де­кар­бок­си­ли­ро­ва­ния ко­то­рой про­ис­хо­дит вос­ста­нов­ле­ние НАД (до НАДН) и об­ра­зо­ва­ние α -ке­тог­лу­та­ро­вой ки­сло­ты. По­сле­дую­щее окис­лит. де­кар­бок­си­ли­ро­ва­ние α-ке­то­глу­та­ро­вой ки­сло­ты со­про­во­ж­да­ет­ся вос­ста­нов­ле­ни­ем НАД и об­ра­зо­ва­ни­ем мак­ро­эр­гич. со­еди­не­ния сук­ци­нил-КоА; его пре­вра­ще­ние в ре­ак­ции суб­страт­но­го фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния при­во­дит к син­те­зу из гуа­но­зин­ди­фос­фа­та (ГДФ) при уча­стии не­ор­га­нич. фос­фа­та (Ф_н) гуа­но­зин­три­фос­фа­та (ГТФ) и об­ра­зо­ва­нию ян­тар­ной ки­сло­ты. По­след­няя в ре­ак­ции де­гид­ри­ро­ва­ния при уча­стии ФАД-за­ви­си­мо­го фер­мен­та сук­ци­нат­де­гид­ро­ге­на­зы пре­вра­ща­ет­ся в фу­ма­ро­вую ки­сло­ту (ФАД вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся до ФАДН₂), из ко­то­рой за­тем об­ра­зу­ет­ся яб­лоч­ная ки­сло­та. На за­клю­чит. эта­пе в ре­зуль­та­те де­гид­ри­ро­ва­ния яб­лоч­ной ки­сло­ты про­ис­хо­дит вос­ста­нов­ле­ние ещё од­ной мо­ле­ку­лы НАД и об­ра­зо­ва­ние ща­ве­ле­во­ук­сус­ной ки­сло­ты, ко­то­рая вновь кон­ден­си­ру­ет­ся с аце­тиль­ной груп­пой мо­ле­ку­лы аце­тил-КоА. Урав­не­ние сум­мар­ной ре­ак­ции пол­но­го обо­ро­та Т. к. ц. вы­гля­дит так: Аце­тил-КоА+3НАД+ФАД+ГДФ+Ф_н→2СО₂+3НАДН+ФАДН₂+ГТФ.

Об­ра­зую­щая­ся в хо­де ре­ак­ций Т. к. ц. энер­гия ак­ку­му­ли­ру­ет­ся в фор­ме вос­ста­но­ви­тель­ных эк­ви­ва­лен­тов НАДН и мо­ле­ку­лы ФАДН₂ и да­лее ис­поль­зу­ет­ся ми­то­хон­д­ри­аль­ной це­пью пе­ре­нос­чи­ков элек­тро­нов в ды­ха­тель­ные це­пи, где и про­ис­хо­дит син­тез АТФ (см. Окис­ле­ние био­ло­ги­че­ское, Окис­ли­тель­ное фос­фо­ри­ли­ро­ва­ние).

По­сколь­ку про­ме­жу­точ­ные про­дук­ты Т. к. ц. мо­гут во­вле­кать­ся клет­ка­ми в син­тез др. ве­ществ, напр. глю­ко­зы, ами­но­кис­лот, жир­ных ки­слот, ке­то­но­вых тел, сте­рои­дов, пор­фи­ри­нов и др., их вос­пол­не­ние, не­об­хо­ди­мое для нор­маль­но­го функ­цио­ни­ро­ва­ния Т. к. ц., осу­ще­ст­в­ля­ют т. н. ана­п­ле­ро­ти­че­ские ре­ак­ции, ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют со­пря­жён­ный с гид­ро­ли­зом АТФ син­тез ща­ве­ле­во­ук­сус­ной и/или яб­лоч­ной ки­слот из пи­ро­ви­но­град­ной ки­сло­ты и CO₂.

Аце­тил-КоА, всту­паю­щий в Т. к. ц., об­ра­зу­ет­ся при окис­лит. де­кар­бок­си­ли­ро­ва­нии пи­ро­ви­но­град­ной ки­сло­ты, в ре­ак­ци­ях β-окис­ле­ния жир­ных ки­слот и др. Дру­гие про­ме­жу­точ­ные про­дук­ты, об­ра­зую­щие­ся в мно­го­числ. ре­ак­ци­ях об­ме­на (напр., α-ке­тог­лу­та­ро­вая ки­сло­та из глу­та­ми­но­вой ки­сло­ты), мо­гут всту­пать в Т. к. ц. на бо­лее позд­них эта­пах, и в их пре­вра­ще­нии уча­ст­ву­ют не все фер­мен­ты, по­это­му воз­мож­но функ­цио­ни­ро­ва­ние не­пол­но­го цик­ла. У выс­ших рас­те­ний и не­ко­то­рых мик­ро­ор­га­низ­мов, ис­поль­зую­щих ук­сус­ную ки­сло­ту в ка­че­ст­ве един­ст­вен­но­го ис­точ­ни­ка уг­ле­ро­да, Т. к. ц. ви­до­из­ме­нён в гли­ок­си­лат­ный цикл.