Раздел 5. Дыхание растений
Физиология растений. Конспект лекций
лекулу лимонной кислоты помечено «звездочками». Пунктирными линиями
изображены реакции глиоксилатного шунта.
Собственно ЦТК начинается с конденсации ацетил-КоА с молекулой
щавелевоуксусной кислоты, катализируемой цитратсинтазой. Продуктами
реакции являются лимонная кислота и свободный кофермент А.
Лимонная кислота с помощью фермента аконитазы последовательно
превращается в цис-аконитовую и изолимонную кислоты. При этом за счет
перемещения гидроксила и протона при присоединении воды в молекуле
изолимонной кислоты появляется группировка, -НСОН-, которой не было в
молекуле лимонной кислоты и которую способна окислить НАД-зависимая
дегидрогеназа.
Изолимонная кислота превращается в α-кетоглутаровую кислоту в ре-
акции, катализируемой изоцитратдегидрогеназой. На первом этапе реакции
имеет место дегидрирование изолимонной кислоты, в результате которого
образуются щавелевоянтарная кислота и НАД-H
+Н
+
. На втором этапе щаве-
левоянтарная кислота, все еще, вероятно, связанная с ферментом, подверга-
ется декарбоксилированию. Продукты реакции – α -кетоглутаровая кислота,
освобождающаяся от фермента, и CO
2
.
Далее α-кетоглутаровая кислота подвергается далее окислительному
декарбоксилированию, катализируемому α-кетоглутаратдегидрогеназным
комплексом, в результате чего образуется сукцинил-КоА. Эта реакция –
единственная необратимая реакция из десяти, составляющих ЦТК. Один из
продуктов реакции – сукцинил-КоА – представляет собой соединение, со-
держащее высокоэнергетическую тиоэфирную связь.
Следующий этап – образование янтарной кислоты из сукцинил-КоА,
катализируемое сукцинилтиокиназой, в результате которого энергия, осво-
бождающаяся при разрыве тиоэфирной связи, запасается в фосфатной связи
ГТФ. ГТФ затем отдает свою фосфатную группу молекуле АДФ, что приво-
дит к образованию АТФ. Следовательно, на данном этапе ЦТК идет суб-
стратное фосфорилирование.
Янтарная кислота окисляется в фумаровую с помощью фермента сук-
цинатдегидрогеназы. Кофактором фермента является ФАД.
Далее фумаровая кислота гидратируется под действием фумаразы, в
результате чего образуется яблочная кислота.
Яблочная кислота подвергается окислению, приводящему к образова-
нию ЩУК. Реакция катализируется НАД-зависимой малатдегидрогеназой.
Этой реакцией завершается ЦТК, так как вновь регенерируется моле-
кула-акцептор (ЩУК), запускающая следующий оборот цикла.
Энергетическим «топливом», перерабатываемым в ЦТК, служат не
только углеводы, но и жирные кислоты (после предварительной деградации
до ацетил-КоА), а также многие аминокислоты (после удаления аминогруппы
в реакциях дезаминирования или переаминирования).
В результате одного оборота цикла Кребса происходят два декарбокси-
лирования, четыре дегидрирования и одно фосфорилирование. Итогом 2-х
декарбоксилирований является выведение из цикла 2-х атомов углерода