Окислительный метаболизм: центральная роль цикла Кребса

Жизнь большинства животных невозможна в отсутствие кислорода, и поэтому почти все органические субстраты в их организме полностью распадаются до С02 и Н20. Пируват, образующийся при аэробном расщеплении углеводов, поступает в цикл Кребса в виде ацетил-СоА. Реакция образования этого соединения является ключевой для всего метаболизма, и поэтому активность катализирующего ее фермента — пируватдегидрогеназы — находится под строгим контролем. Она снижается под влиянием ацетил-СоА, NADH и GTP и возрастает в присутствии AMP. Кроме того, она регулируется механизмом фосфорилирования/дефосфорилирования фермента. Фосфорилирование инактивирует его, и этот эффект возрастает при высоком отношении ATP : ADP и NADH : NAD+. Пируватдегидрогеназа обеспечивает подключение пути гликолиза к первому участку цикла Кребса, где действуют три фермента:

  • цитратсинтаза
  • аконитаза
  • изоцитратдегидрогеназа

Последний фермент катализирует образование 2-оксоглутарата, с которого начинается второй участок цикла Кребса — регенерация оксалоацетата из 2-оксоглутарата (через сукцинил-СоА, сукцинат, фумарат и малат). На этом участке действуют 2-оксоглутаратдегидрогеназа, сукцинат-тиокиназа, сукцинатдегидрогеназа, фумараза и малатдегидрогеназа.

 Цикл Кребса

Рис. Цикл Кребса, занимающий центральное положение в метаболизме клетки.

Цикл Кребса занимает центральное место в метаболизме клетки, так как в нем завершаются процессы полного окисления углеводов, белков и жиров. Мы уже говорили о включении пирувата, образующегося из глюкозы, в цикл Кребса в форме ацетил-СоА. При окислении жирных кислот тоже образуется ацетил-СоА, который поступает в цикл Кребса в начале его первого участка для полного окисления. Поскольку клетка располагает двумя источниками образования ацетил-СоА — глюкозой и жирными кислотами, очевидно, что они могут конкурировать между собой за подключение к циклу Кребса; поэтому обычно существуют антагонистические отношения между катаболизмом глюкозы и окислением жирных кислот.