Цитратний цикл: функції

Цитратний цикл (див. С. 138) відіграє центральну роль в проміжному метаболізмі клітини. Поряд з катаболічним і анаболічними циклом виконує і амфіболіческіе функції. Проміжні сполуки цитратного циклу, включаючи такі важливі метаболіти, як піруват і ацетил-КоА, здатні окислюватися до CO2, ідентичні проміжним з’єднанням багатьох катаболічних шляхів. Утворені в циклі відновлювальні еквіваленти (див. С. 20) окислюються в дихальної ланцюга (окисне фосфорилювання) з утворенням АТФ (АТР) (див. Нижче).

Проміжні сполуки цитратного циклу включаються в багато процеси біосинтезу, наприклад в біосинтез глюкози (глюконеогенез; оксалоацетат і малат), синтез порфіринів (сукцініл-КоА) і синтез амінокислот (2-оксоглутарат, оксалоацетат). Крім того, цитратний цикл поставляє в цитоплазму ацетил-КоА, необхідний для синтезу жирних кислот і изопреноидов.

Ацетил-КоА, що утворюється в матриксі мітохондрій за участю піруватдегідрогенази (див. С. 136), не може проходити через внутрішню мітохондріальну мембрану. Тому ацетильную залишок конденсується мітохондріальної цитрат-синтазою з оксалоацетата з утворенням цитрату. Останній переноситься в цитоплазму за механізмом антипорта з Малатья (див. С. 214), де знову розщеплюється АТФ-залежної цитрат-ліази [4] з утворенням ацетил-КоА і оксалоацетата. Утворився оксалоацетат відновлюється цитоплазматичної малатдегідрогеназа [2] в малат, який повертається в мітохондрії за рахунок антипорта або піддається окислювальному декарбоксилюванню «малат-ферментом» [5] з утворенням пірувату. Утворений НАДФН + Н + бере участь у біосинтезі жирних кислот.
Проміжні продукти цитратного циклу присутні в мітохондріях лише в дуже незначних кількостях. При окисленні ацетил-КоА вони знову регенеруються, так що їх концентрації залишаються практично незмінними. У той же час анаболічні процеси швидко виснажують пул деяких проміжних продуктів циклу. Тому їх запас постійно поповнюється за рахунок метаболітів, що надходять з інших джерел. Ферментативні процеси, які поповнюють запас проміжних продуктів циклу, називаються анаплеротіческімі (відшкодовує) реакціями (див. С. 168).

Анаплеротіческій характер носить деградація більшості амінокислот, так як при цьому утворюються проміжні сполуки циклу або піруват (глюкогенние амінокислоти, див. С. 156). Фактично глюконеогенез підтримується в основному за рахунок деградації амінокислот. Особливо важливою анаплеротіческой стадією у метаболізмі тварин є перетворення пірувату в оксалоацетат. Ця АТФ-залежна реакція, що каталізується піруваткарбоксілази [1], дозволяє включати в глюконеогенез піруватпоставляющіе амінокислоти і лактат.
На відміну від пірувату ацетил-КоА не є анаплеротіческім метаболитом у вищих тварин. Його вуглецевий скелет повністю окислюється до CO2 і тому не бере участі у біосинтезі. Оскільки при деградації жирних кислот утворюється ацетил-КоА, клітини тварин не в змозі перетворювати жирні кислоти в глюкозу. Тому при голодуванні в організмі насамперед утилізуються НЕ жири, а білки. Вивільнені амінокислоти, навпаки, можуть перетворюватися і в жирні кислоти, і в глюкозу і, тим самим, підтримувати рівень цукру в крові (див. С. 300).

Посилання на основну публікацію