Back to chapter

8.5:

Π¦ΠΈΠΊΠ» Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Citric Acid Cycle

Languages

Share

[Π˜Π½ΡΡ‚Ρ€ΡƒΠΊΡ‚ΠΎΡ€] Π›ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎ-кислый Ρ†ΠΈΠΊΠ» -это замкнутая Ρ†Π΅ΠΏΡŒ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΉ, Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΡ…Π² ΠΌΠΈΡ‚ΠΎΡ…ΠΎΠ½Π΄Ρ€ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ матриксС. Она Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Π΅Ρ‚ Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ окислСния-восстановлСния,дСгидрирования, гидратирования ΠΈ дСкарбоксилирования. Π•Π³ΠΎ Π½Π°Π·Π²Π°Π½ΠΈΠ΅ происходитот ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠ΅ΠΆΡƒΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠ³ΠΎ вСщСства, Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Π²ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹Π΅ описал Ганс ΠšΡ€Π΅Π±Ρ,этот аэробный мСтаболичСский ΠΏΡƒΡ‚ΡŒ Π½Π°Π·Π²Π°Π»ΠΈ “Π¦ΠΈΠΊΠ» ΠšΡ€Π΅Π±ΡΠ°”. ΠšΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ послС восьми ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… энзиматичСских этаповкритичСн для диссимиляции Π³Π»ΡŽΠΊΠΎΠ·Ρ‹. Для Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π° возьмСм ацСтилкоэнзим А, слоТноС вСщСство,ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π΅ΡΡ Π² Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π΅ окислСния ΠΏΠΈΡ€ΡƒΠ²Π°Ρ‚Π°. Оно “ΠΎΡ‚Π΄Π°Π΅Ρ‚”свою Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΡƒ Ρ‡Π΅Ρ‚Ρ‹Ρ€Π΅Ρ…ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π΅,оксалоацСтату, формируя ΡˆΠ΅ΡΡ‚ΠΈΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹ΠΉ посрСдник, Ρ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ это Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠ° коэнзимов А, ΠΎΠ½Π° соСдинСнас “сСроводной” Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠΎΠΉ ΠΈ Π΄ΠΈΡ„Ρ„ΡƒΠ·ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π² ΠΈΡ‚ΠΎΠ³Π΅ΠΎΠ±ΡŠΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠΎΠΉ. Π—Π°Ρ‚Π΅ΠΌ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π° Π²ΠΎΠ΄Ρ‹ убираСтся ΠΈ замСняСтся,прСвращая Ρ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚ Π² свой ΠΈΠ·ΠΎΠΌΠ΅Ρ€, ΠΈΠ·ΠΎΡ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚. ΠŸΠΎΡ‚ΠΎΠΌ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π° окисляСтся,ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Ρ НАД+ Π΄ΠΎ НАДН ΠΈ Н+,Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ двуокиси ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π°. ЀормируСтся пятиуглСродный Π°Π»ΡŒΡ„Π°-ΠΊΠ΅Ρ‚ΠΎΠ³Π»ΡƒΡ‚Π°Ρ€Π°Ρ‚. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ ΠΏΡ€ΠΎΠ΄ΡƒΠΊΡ‚ высвобоТдаСт Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΡƒΡŽ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ двуокиси ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π°,Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ Π΄Π²Π° элСктрона, ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Ρ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΡƒΡŽ НАД+Π΄ΠΎ НАДН ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΎΠ½Π° ΠΈ оставляя молСкулусо слабым Π·Π²Π΅Π½ΠΎΠΌ, ΠΊΡƒΠ΄Π° присоСдиняСтся коэнзим А. ЀормируСтся сукцинил-коэнзим А. Π‘Π»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ шаг: коэнзим замСняСтсяфосфатной Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠΎΠΉ. ΠŸΠΎΡ‚ΠΎΠΌ фосфат прСвращаСтся Π² Π“Π’Π€,формируя сукцинат ΠΈ Π“Π’Π€,ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ для получСния АВЀ. На ΡˆΠ΅ΡΡ‚ΠΎΠΌ этапС сукцинат окисляСтся. Π”Π²Π° элСктрона ΠΈΠ· Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ² Π²ΠΎΠ΄ΠΎΡ€ΠΎΠ΄Π° ΠΏΡ€Π΅Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°ΡŽΡ‚ΡΡΠ² пСрСносчика элСктронов, Ρ„Π»Π°Π²ΠΈΠ½Π°Π΄Π΅Π½ΠΈΠ½Π΄ΠΈΠ½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄, ЀАД,Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΡΠΎΠ·Π΄Π°Ρ‚ΡŒ ЀАДН2 ΠΈ Ρ„ΡƒΠΌΠ°Ρ€Π°Ρ‚. ΠŸΠΎΡ‚ΠΎΠΌ ΠΊ появившСйся ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π΅ добавляСтся Π²ΠΎΠ΄Π° ΠΈ,послС пСрСстройки связСй, получаСтся ΠΌΠ°Π»Π°Ρ‚. НаконСц, эта ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π° окисляСтся,ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Ρ НАД+ Π΄ΠΎ НАДН ΠΈ Н+ΠΈ образуя ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΈΡ‡Π½ΠΎΠ΅ слоТноС вСщСство, оксалоацСтат. Π’ ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅ ΠΊΠΎΠ½Ρ†ΠΎΠ², ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΉ Ρ†ΠΈΠΊΠ» ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΠ΅Ρ‚ Ρ‚Ρ€ΠΈ НАДНи ΠΎΠ΄Π½Ρƒ ЀАДН2. БыстрыС пСрСносчики элСктронов, ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅ΠΌΡ‹Π΅Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ транспортировки элСктронов.

8.5:

Π¦ΠΈΠΊΠ» Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты

Π¦ΠΈΠΊΠ» Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты, Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ извСстный ΠΊΠ°ΠΊ Ρ†ΠΈΠΊΠ» ΠšΡ€Π΅Π±ΡΠ° ΠΈΠ»ΠΈ Ρ†ΠΈΠΊΠ» TCA, состоит ΠΈΠ· Π½Π΅ΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΈΡ… ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΎΠ³Π΅Π½Π΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΉ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π΄Π°ΡŽΡ‚ ΠΎΠ΄Π½Ρƒ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ АВЀ, Ρ‚Ρ€ΠΈ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ NADH,ΠΎΠ΄Π½Ρƒ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ FADH 2 ΠΈ Π΄Π²Π΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ CO2.

АцСтил КоА являСтся Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΠΎΠΉ Π²Ρ…ΠΎΠ΄Π° Π² Ρ†ΠΈΠΊΠ» Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ происходит Π²ΠΎ Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½Π΅ΠΉ ΠΌΠ΅ΠΌΠ±Ρ€Π°Π½Π΅ (Ρ‚.Π΅. ΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΡ†Π΅) ΠΌΠΈΡ‚ΠΎΡ…ΠΎΠ½Π΄Ρ€ΠΈΠΉ Π² эукариотичСских ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°Ρ… ΠΈΠ»ΠΈ Ρ†ΠΈΡ‚ΠΎΠΏΠ»Π°Π·ΠΌΠ΅ прокариотичСских ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ. Π”ΠΎ Ρ†ΠΈΠΊΠ»Π° Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты ΠΏΠΈΡ€ΡƒΠ²Π°Ρ‚Π½ΠΎΠ΅ окислСниС ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄ΠΈΠ»ΠΎ Π΄Π²Π΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ»-КоА Π½Π° ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ Π³Π»ΡŽΠΊΠΎΠ·Ρ‹. Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, Ρ†ΠΈΠΊΠ» Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Π² Π΄Π²Π° Ρ€Π°Π·Π° Π½Π° ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ Π³Π»ΡŽΠΊΠΎΠ·Ρ‹.

Π¦ΠΈΠΊΠ» Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½ Π½Π° восСмь этапов, каТдая ΠΈΠ· ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… Π΄Π°Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ (см. Π½ΠΈΠΆΠ΅ курсивом).

Π‘ ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠ², ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ» КоА (2-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄) Ρ€Π΅Π°Π³ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ с оксалоацСтичСской кислотой (4-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄), образуя 6-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ Ρ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚Π°.

Π”Π°Π»Π΅Π΅, Ρ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚ прСобразуСтся Π² ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ ΠΈΠ·ΠΎΠΌΠ΅Ρ€, ΠΈΠ·ΠΎΡ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚, Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Π΄Π²Π΅ части процСсса, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ Π²ΠΎΠ΄Π° удаляСтся ΠΈ добавляСтся.

На Ρ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒΠ΅ΠΌ этапС даСтся ΠΊΠ΅Ρ‚ΠΎΠ³Π»ΡƒΡ‚Π°Ρ€Π°Ρ‚ (5-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹ΠΉ) ΠΈΠ· окислСнного ΠΈΠ·ΠΎΡ†ΠΈΡ‚Ρ€Π°Ρ‚Π°. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ процСсс высвобоТдаСт CO2 ΠΈ ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Π΅Ρ‚ NADΠ΄ΠΎ NADH.

Π§Π΅Ρ‚Π²Π΅Ρ€Ρ‚Ρ‹ΠΉ шаг ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΠ΅Ρ‚ Π½Π΅ΡΡ‚Π°Π±ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ соСдинСниС сукцинил КоА ΠΈΠ· ΠΊΠ΅Ρ‚ΠΎΠ³Π»ΡƒΡ‚Π°Ρ€Π°Ρ‚Π°, процСсса, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ высвобоТдаСт CO2 ΠΈ ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠ°Π΅Ρ‚ NADΠΊ NADH.

ΠŸΡΡ‚Ρ‹ΠΉ шаг ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ сукчинат (4-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹ΠΉ) послС фосфатной Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΡ‹ замСняСт Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΡƒ КoA Π² сукцинилС КоА. Π­Ρ‚Π° фосфатная Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠ° пСрСдаСтся ADP (ΠΈΠ»ΠΈ GDP) для формирования АВЀ (ΠΈΠ»ΠΈ Π“Π’ΠŸ).

ШСстой шаг ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΠ΅Ρ‚ Ρ„ΡƒΠΌΠ°Ρ€Π°Ρ‚ (4-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄) ΠΎΡ‚ окислСния сукцината. Π­Ρ‚Π° рСакция сниТаСт FAD Π΄ΠΎ FADH2.

БСдьмой шаг, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ Π²ΠΎΠ΄Π° добавляСтся Π² Ρ„ΡƒΠΌΠ°Ρ€Π°Ρ‚, Π³Π΅Π½Π΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ ΠΌΠ°Π»Π°Ρ‚ (4-ΡƒΠ³Π»Π΅Ρ€ΠΎΠ΄).

ПослСдний шаг ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ осалоацСтат, – соСдинСниС, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ Ρ€Π΅Π°Π³ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ с Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ»ΠΎΠΌ КоА Π² шагС ΠΎΠ΄ΠΈΠ½, ΠΎΡ‚ окислСния ΠΌΠ°Π»Π°Ρ‚Π°. ΠŸΡ€ΠΈ этомNAD сводится ΠΊ NADH.

NADH ΠΈ FADH2, ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²Π΅Π΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Π² Ρ†ΠΈΠΊΠ»Π΅ Π»ΠΈΠΌΠΎΠ½Π½ΠΎΠΉ кислоты, ΠΎΠ±Π΅ΡΠΏΠ΅Ρ‡ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ элСктроны Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΎΡ‡ΠΊΠ΅ транспортировки элСктронов ΠΈ, ΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, ΠΏΠΎΠΌΠΎΠ³Π°ΡŽΡ‚ производству Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… АВЀ.

Suggested Reading

Anderson, Nicole M., Patrick Mucka, Joseph G. Kern, and Hui Feng. “The Emerging Role and Targetability of the TCA Cycle in Cancer Metabolism.” Protein & Cell 9, no. 2 (February 2018): 216–37. [Source]