Цитрат в цикле трикарбоновых кислот

Возникло предположение, что включение СО2 в сукцинат происходит также в животных тканях, н для проверки этого предположения Вуд исследовал метаболизм препарата печени голубя при этом для блокирования сукцинатдегидрогеназы был добавлен малонат (дополнение 9-В). К удивлению исследователя накапливающийся сукцинат не содержал изотопа С. Вскоре, однако, было показано, что СО2 включается в карбоксильную группу а-кетоглутарата, смежную с карбонильной группой. При последующем превращении в сукцинат этот карбоксил утрачивается (рис. 9-2), что и объясняет отсутствие С в сукцинате. В историческом плане примечательно, что эти наблюдения были неправильно интерпретированы большинством биохимиков того времени. Они согласились, что цитрат не принимает участия в цикле трикарбоновых кислот. [c.322]

Интересный вариант цикла трикарбоновых кислот осуществляется в тканях мозга (рис. 9-4). Конденсация ацетил-СоА и оксалоацетата (стадия а) приводит, как обычно, к образованию цитрата, который да- [c.327]

Логика цикла дикарбоновых кислот весьма проста. Ацетил-СоА содержит потенциально свободную карбоксильную группу. После конденсации ацетил-СоА с глиоксилатом и окисления образовавшейся гидроксильной группы эта карбоксильная группа оказывается в молекуле оксалоацетата в р-положении относительно карбонильной группы. Карбоксильная же группа, перешедшая из глиоксилата, остается в а-поло-жении. Последующие р-расщепление и окислительное а-расщепление приводят к освобождению обеих карбоксильных групп в виде двуокиси углерода в результате образуется молекула регенерирующегося субстрата. Цикл является простым и эффективным. Как и цикл трикарбоновых кислот, он зависит от тиаминдифосфата, без которого а-расщепление было бы невозможно. Сравнивая цикл трикарбоновых кислот (рис. 9-2) с более простым циклом дикарбоновых кислот, мы видим, что в первом случае начальный продукт конденсации цитрат содержит гидроксильную группу у третичного атома углерода. Такую гидроксильную группу нельзя прямо окислить в карбонильную, что необходимо для последующего разрыва цепи. Отсюда потребность в аконитазе, сдвигающей —ОН-группу на соседний углеродный атом. [c.328]

Т) Обратите внимание, что цитрат транспортируется в цитоплазму лишь тогда, когда его концентрация в матриксе митохондрии достаточно велика, например при избытке углеводов, когда цикл трикарбоновых кислот обеспечен ацетил-КоА. [c.340]

Если во время роста клеток промежуточные продукты цикла трикарбоновых кислот используются в биосинтетических процессах, недостаток этих продуктов компенсируется восполняющими (анаплеротическими) реакциями. Одна из функций таких реакций-регенерация оксалоацетата, из которого в результате взаимодействия с ацетилкоферментом А образуется цитрат. [c.248]

Физиологическую роль каждой из реакций, показанных на фиг. 6, легче всего исследовать у бактерий, так как в этом случае можно получить и выделить мутанты, лишенные какого-либо фермента, и изучить последствия этого явления. Этот подход рассмотрел Г. Корнберг [39]. В ходе реакций цикла трикарбоновых кислот происходит образование НАД-Н и АТФ и таким образом клетка обеспечивается необходимой энергией. Аэробные бактерии также нуждаются в синтезе компонентов цикла — таких, как щавелевоуксусная и кетоглутаровая кислоты, из которых они во время роста синтезируют необходимые им различные компоненты клетки. Ясно, что, поскольку щавелевоуксусная кислота или ее предшественники в цикле постоянно расходуются, должны существовать другие реакции, обеспечивающие непрерывное образование этих соединений. Корнберг назвал эти реакции анаплеротическими последовательностями. Если бы не происходило постоянного пополнения щавелевоуксусной кислоты, то цикл трикарбоновых кислот перестал бы функционировать, так как не происходило бы образования цитрата. Реакции, приведенные на фиг. бив табл. 1, являются, таким образом, анаплеротическими. Возникает вопрос, какие же из них действительно протекают в растущей клетке. [c.28]

Действие ферментов цикла трикарбоновых кислот может приводить к накоплению любой кислоты цикла за счет другой, накопленной ранее, или за счет питательных запасных веществ, при использовании которых может образоваться кислота цикла. Так, например, известно, что в листьях табака (см. разд. III), культивируемого в темноте, по мере исчезновения малата накапливается цитрат. Для этого случая существует разумное объяснение, которое сводится к тому, что в данном случае малат потребляется окислительным путем в цикле трикарбоновых кислот с образованием СО2 и цитрата. [c.299]

Цитрат — широко распространенное в природе соединение он найден во многих растениях, в молоке и р костях. Поэтому неудивительно, что многие виды бактерий способны использовать его для роста. Поскольку анаэробные бактерии обычно не обладают полным, набором ферментов цикла трикарбоновых кислот, превращение цитрата в этих бактериях осу- [c.118]

Общая схема цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) приведена на рис. 13.3. Четырехуглеродное соединение (оксалоацетат) конденсируется с двухуглеродным ацетильным компонентом с образованием шестиуглеродной трикарбоновой кислоты (цитрата). Далее изомер цитрата подвергается окислительному декарбоксилированию. Образующееся при этом пятиуглеродное соединение (а-оксоглутарат) в результате окислительного декарбоксилирования превращается в четырехуглеродное соединение (сукцинат). Дальнейшие превращения сукцината приводят к регенерированию оксалоацетата. Два атома углерода вклю- [c.49]

Скорость функционирования цикла трикарбоновых кислот точно пригнана к потребности клеток в АТР. Важной регуляторной реакцией цикла является синтез цитрата из оксалоацетата и ацетил СоА, АТР-аллостерический ингибитор цитрат синтазы. Его действие заключается в повышении Км для ацетил-СоА. Таким образом, с увеличением содержания АТР снижается насыщение фермента ацетил-СоА и в результате уменьшается образование цитрата. [c.65]

Кребс установил далее, что цитрат быстро образуется в мышечной суспензии при добавлении оксалоацетата. Открытие синтеза цитрата из оксалоацетата позволило Кребсу построить полную схему процесса. Постулированный им цикл трикарбоновых кислот сразу создал ясную картину окисления углеводов. В этой картине нашли свое [c.67]

Одним из первых, кто изучал окисление органических соединений в животных тканях, был Тунберг, который в период между 1911 и 1920 гг. открыл около 40 органических соединений, способных окисляться в животных тканях. Быст-)ее всего окислялись сукцинат, фумарат, малат и цитрат. Зудучи хорошо знаком с теорией р-окисления Кноопа, Тунберг предложил циклический механизм окисления ацетата. Предполагалось, что две молекулы этого двухуглеродного соединения конденсируются (с восстановлением) в сукцинат, который затем окисляется в оксалоацетат по той же схеме, что и в цикле трикарбоновых кислот. Оксалоацетат далее декарбоксилируется в пируват, а последний в результате окислительного декарбоксилирования превращается в ацетат, чем и завершается цикл. Лишь одну из реакций этого цикла не удалось подтвердить экспериментально (пусть читатель самостоятельно решит, о какой реакции идет речь). [c.319]

Гликолиз —это совокупность реакций превращения глюкозы в пируват. У аэробньгх организмов гликолиз служит как бы прелюдией к циклу трикарбоновых кислот (циклу Кребса). Десять реакций гликолиза протекают в цитозоле. Гликолитический путь играет двоякую роль приводит к генерированию АТФ в результате распада глюкозы, и он же поставляет строительные блоки для синтеза клеточных компонентов. Реакции гликолитического пути в физиологических условиях легкообратимы, кроме реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Фосфофруктокиназа-наиболее важный регуляторный элемент (фермент) в процессе гликолиза, ингибируется высокими концентрациями АТФ и цитрата и активируется АМФ. [c.358]

Кроме того, скорость процесса гликолиза зависит от поступления в клетку исходньгх продуктов и накопления ряда промежуточных метаболитов. Так, гексокиназа ингибируется также продуктом этой реакции глюкозо-6-фосфа-том. Роль главного регуляторного фермента гликолиза играет фосфофруктокиназа, которая, кроме АТФ, ингибируется цитратом — центральным метаболитом цикла трикарбоновых кислот. [c.251]

Как видно из рис. 24.11, фумарат под действием ферментов цикла трикарбоновых кислот превращается в оксалоацетат. Последний имеет ключевое значение, поскольку существует несколько возможных путей его превращения 1) он может подвергаться трансаминированию в аспартат 2) превращаться в глюкозу по пути глюконеогенеза 3) при конденсации оксалоацетата с ацетил-КоА образуется цитрат, т. е. могут инициироваться реакции цикла трикарбоновых кислот. Таким образом, между обоими циклами имеются сложные взаимосвязи, определяющие скорость реакций, зависящую от энергетических потребностей клетки и концентраций конечных продуктов метаболизма. [c.395]

На следующем этапе реакции глиоксалатного цикла отлича ются от реакций цикла трикарбоновых кислот. В глиоксалат-ном цикле изолимонная кислота под действием фермента изо-цитрат-лиазы расщепляется по типу альдолазной реакции на янтарную и глиоксиловую кислоты [c.323]

При недостатке марганца активность ферментов цикла три-карбоновых кислот уменьшается, что в свою очередь подавляет анаболизм. Такое нарушение обмена приводит к повышению концентрации аммонийных ионов внутри клеток, и они могут смягчать ингибирующее влияние цитрата на фосфофруктокина-зу. Кроме того, марганец, видимо, как-то влияет на биохимические свойства поверхности клеток и морфологию гиф. Поскольку в процессе потребляется много кислорода, возможно повторное окисление цитоплазматического NADH без образования АТР. В нем участвует альтернативная, а не основная цепь дыхательных реакций. В результате без сколько-нибудь выраженного изменения обмена возникает метаболическая утечка (flux) через гликолиз. Эта утечка, происходящая при участии конститутивной пируваткарбоксилазы и некоторых ферментов цикла трикарбоновых кислот, а также необычная кинетика действия ферментов, участвующих в метаболизме оксалоацетата, приводят к увеличению внутриклеточной концентрации цитрата. Последний способствует дальнейшему накоплению цитрата путем ингибирования изоцитратдегидрогеназы. [c.140]

Использование ингибиторов значительно облегчает изучение отдельных реакций, если есть возможность идентифицировать продукты реакции, накапливающиеся в результате их действия. Однако уменьшение скорости суммарной реакции при действии ингибитора еще не означает, что наблюдаемый эффект связан с подавлением реакции, чувствительной к данному ингибитору, так как ингибитор может действовать различными путями. Например, при изучении цикла трикарбоновых кислот у бактерий было найдено, что монофторацетат натрия подавлял дыхание, и при этом, как и можно было предвидеть, накапливалось некоторое количество цитрата. Однако наряду с этим наблюдалось накопление пирувата, образующегося из некоторых компонентов цикла [5 . В более поздних работах было показано, что в этом случае может иметь место биосинтез фтормалата из добавленного в систему фторацетата. Фторацетил-кофермент А [c.14]

Однако последующие работы [49] привели к противоположному толкованию этих результатов. Когда были получены бесклеточные экстракты Azotoba ter, то оказалось, что в этом случае цитрат и а-кетоглутаровая кислота окислялись быстро, хотя в опытах с интактными клетками -окисления цитрата не происходило совсем, а а-кетоглутаровая кислота окислялась только после некоторого лаг-периода. Более того, сам ацетат окислялся клеточными экстрактами очень медленно, но при добавлении фумарата скорость окисления значительно возрастала. Этот эффект значительно превышал то возрастание скорости окисления, которое наблюдалось бы при суммировании скоростей окисления этих двух соединений. Таким образом, казалось, что ферменты цикла трикарбоновых кислот в клетке имеются, но они недоступны для некоторых метаболитов, находящихся вне ее. Однако было показано, что при введении а-кетоглутаровой кислоты в клетки, выращенные с сукцинатом, происходит образование новых ферментов, поскольку скорость окисления субстрата в ходе эксперимента возрастала. Теперь считается, что это ферменты, обеспечивающие перенос субстрата через клеточную мембрану. Ферменты эти получили название пермеаз. Однако следует отметить, что концепция о существовании специализированных ферментов, связанных с транспортом субстрата, была подвергнута критике [50]. [c.32]

ВОДИТ к" образованию глиоксиловой кислоты без потери щавелевоуксусной. В то же время ацетат среды может также включаться в цикл на этапе, обозначенном ацетилкофермент А (2) . В этом случае он взаимодействует с глиоксиловой кислотой, образовавшейся при расщеплении изоцитрата, образуя в результате яблочную и щавелевоуксусную кислоты. Суммарный результат реакций, показанных на фиг. 11, заключается в превращении двух молекул ацетата в молекулу щавелевоуксусной кислоты и пополнении таким образом ее дефицита, возникающего из-за утечки а-кетоглутаровой кислоты, которая расходуется в реакциях биосинтеза. Из фиг. 11 видно, что ацетат, включающийся в процесс на этапе 1, дает начало цитрату, а на этапе 2 — малату. Как показал Корнберг, если процент изотопа, включившегося в цитрат и малат, откладывать против времени, то на графике получатся кривые с отрицательным наклоном, подобные кривой А на фиг. 10 в то же время кривая для глутаминовой кислоты будет похожа на кривую С. Более того, если Pseudomonas культивировать в среде, содержащей радиоактивный ацетат, то в яблочной кислоте радиоактивность будет обнаружена раньше, чем в янтарной. Это находится в соответствии с циклом, показанным на фиг. 11, но не укладывается в рамки цикла трикарбоновых кислот. Изоцитрат-лиаза была обнаружена [c.40]

Выше мы уже обсуждали один из механизмов, препятствующих участию ацетилкофермента А в обмене веществ, а именно ингибирование биосинтеза жирных кислот ацильными производными кофермента А с длинной цепью. Сейчас в результате работы группы ученых Мюнхенского университета выясняется, что аналогичный механизм может регулировать окисление ацетилкофермента А в цикле трикарбоновых кислот [29]. Было найдено, что фермент цитрат-синтаза из печени, катализирующий конденсацию ацетилкофермента А со щавелевоуксусной кислотой, сильно ингибируется тиоэфирами кофермента А жирных кислот. Характер кинетики ингибирования позволяет предположить, что при этом осуществляются аллостерические взаимодействия. Так, для стеарилкофермента А была получена сигмоидальная кривая зависимости скорости реакции от его концентрации фермент утра- [c.64]

В ограниченном, как это в настоящее время представляется, числе растительных тканей присутствуют два фермента — изоцитритаза (изоцитрат-лиаза) и малатсинтетаза в тех клетках, где они встречаются, они расположены таким образом, что это делает возможным сопряжение их действия с некоторыми ферментами цикла трикарбоновых кислот так возникает последовательность реакций, известная под названием глиоксилатного цикла (фиг. 110). В этом цикле ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом с образованием цитрата и затем, под действием аконитазы, изоцитрата. Далее под действием изоцитритазы расщепляется преимущественно изоцитрат, при этом образуются сукцинат и глиоксилат [реакция (6) [c.300]

При потреблении в темноте меченой яблочной кислоты у Kalan hoe (фиксация листьями С Ог) метка включается в цитрат, изоцитрат и а-кетоглутарат. Удельная активность изоцитрата остается, даже спустя много часов, значительно более низкой, чем удельная активность цитрата и а-кетоглутарата. Отсюда следует, что значительная часть изоцитрата должна находиться в запасном фонде, который медленно приходит в равновесие с фондом, связанным с циклом трикарбоновых кислот. Далее, если мы примем, что изоцитрат и цитрат, подобно малату, накапливаются в вакуоли, то представляется очевидным, что доступность этих трех кислот для ферментов, воздействующих на них, должна быть весьма различной. В содержании яблочной кислоты отмечаются значительные суточные колебания, тогда как количество цитрата часто изменяется лишь незначительно, а изменение количества изоцитрата обычно даже не поддается обнаружению. Однако, видимо, не приходится сомневаться в том, что изоцитрат может перемещаться из какого-то участка клетки, так что он становится доступным для ферментов цикла трикарбоновых кислот, в результате чего происходит его быстрое потребление в окислительных процессах. Клейн [27] показал, что С1 -изоцитрат, который листья Bryophyllum получают в виде раствора через черешок, очень быстро потребляется в реакциях цикла трикарбоновых кислот. [c.306]

Лимонная кислота образуется А. niger (и другими грибами) в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК) в результате конденсации оксалоацетата и ацетил-КоА, осуществляемой цитрат-синтазой. [c.506]

Дикарбоксилатный и трикарбоксилатный переносчики весьма активны в митохондриях печени, но практически отсутствуют в миокарде. Оба они обеспечивают выброс из матрикса промежуточных соединений цикла трикарбоновых кислот, которые используются для глюконеогенеза и синтеза жирных кислот. Эти переносчики электронейтральны. В случае трикарбоксилат-ного переносчика это достигается благодаря симпорту протона с цитратом. [c.168]

В обмене веществ участвует в виде солей - цитратов, которые образуются путем конденсации ацетилкоэнзима А и оксалоацетата в цикле трикарбоновых кислот и глиоксилатном цикле. [c.91]

Хорошей иллюстрацией важности наличия четвертичной структуры у регуляторных ферментов служат данные Weitz-тап по цитрат-синтетазе, представляющей собой ключевой фермент цикла трикарбоновых кислот [29]. Оказалось, что цитрат-синтетазы из различных источников различаются по молекулярным весам (например, молекулярный вес фермента из Асте1оЬас1ег составляет около 250 000, а фермента из сердца свиньи — около 80000), и чувствительностью к аллостерическому ингибитору — НАДН обладают лишь цитрат-синтетазы с большим молекулярным весом. [c.95]

Фосфофруктокиназа - наиболее важный регуляторный компонент гликолиза. Этот тетрамерный фермент ингибируется высокими концентрациями АТР, снижающими его сродство к фруктозо-6-фосфату. Если реакция протекает в присутствии высоких концентраций АТР, то кинетика фосфофрукто-киназной реакции описывается не гиперболической кривой, а сигмоидной (рис, 12,9). Этот аллостерический эффект усиливается при связывании АТР с высокоспецифичным регуляторным центром, локализованным отдельно от каталитического центра. Ингибиторный эффект АТР обращается под действием АМР. Следовательно, активность фермента возрастет при снижении отношения [ЛТР]/[ЛМР]. Другими словами, гликолиз стимулируется в условиях низкого энергетического заряда клетки. Как уже упоминалось, гликолиз поставляет также углеродный скелет для процессов биосинтеза. Следовательно, регуляторное действие на фосфофруктокиназу будут, очевидно, оказывать также сигналы об избытке или недостатке строительных блоков. Действительно, фосфофруктокиназа ингибируется цитратом, ранним промежуточным продуктом в цикле трикарбоновых кислот (разд. 13.2). Высокое содержание цитрата [c.34]

Проследим судьбу определенного углеродного атома в цикле трикарбоновых кислот. Предположим, что в оксалоацетате изотопом " С помечен карбоксильный углерод, наиболее удаленный от оксогруппы. Анализ образовавшегося а-оксоглутарата покажет, что потери радиоактивной метки не происходит. Декарбоксилирование а-оксоглутарата приведет тогда к образованию сукцината, лишенного радиоактивности, а вся метка будет содержаться в высвободившемся СОз-Тот факт, что вся метка обнаруживается в составе СО 2, явился полной неожиданностью. Цитрат-молекула симметричная. Поэтому считалось, что две его —СН2СОО " -группы должны реагировать идентично. Значит, предполагалось далее, на каждую молекулу цитрата, превращающуюся по пути 1, должна приходиться другая молекула цитрата, превращающаяся по пути 2. Если это так, то в составе СО 2 должна появляться только половина метки. [c.60]

Меня часто спрашивали, как возникло и развивалось исследование цикла трикарбоновых кислот. Была ли эта концепция результатом внезапного вдохновения и предвидения Ничего подобного,-отвечает Ганс Кребс (Hans Krebs),-это был очень медленный эволюционный процесс, развивавшийся в течение пяти лет начиная с 1932 г. (когда я включился в эту работу)... Кребс вначале изучал скорость окисления различных соединений, используя срезы почек и печени. Он выбирал вещества, представлявшие собою возможные промежуточные продукты при окислении пищевых веществ. Кребс предполагал, что такие вещества будут быстро окисляться, а следовательно, их легко будет идентифицировать. Были получены важные данные цитрат, сукцинат, фумарат и ацетат очень быстро окислялись в различных тканях. [c.66]

Цикл трикарбоновых кислот представляет собою конечный общий путь для окисления топливных молекул. Он служит также источником строительных блоков для процессов биосинтеза. Большинство топливных молекул вступают в цикл в виде ацетил-СоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата, приводящее к образованию аце-тил-СоА, является связующим звеном между гликолизом и циклом трикарбоновых кислот. Эта реакция и все реакции цикла протекают в митохондриях в отличие от гликолиза, который происходит в цитозоле. Цикл начинается с конденсации оксалоацетата (С4) и ацетил-СоА (С2) с образованием цитрата (С ), который изомеризуется в изоцитрат (С ). Окислительное декарбоксилирование изоцитрата дает а-оксоглута-рат (С5). Вторая молекула СО2 выделяется в следующей реакции, в которой а-оксоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию в сукцинил-СоА (С4). Тиоэфирная связь сукцинил-СоА в присутствии расщепляется с образованием сукцината и одновременным генерированием высокоэнергетической фосфатной связи в форме ОТР или АТР. Сукцинат окисляется в фумарат (С4), который затем гидратируется в малат (С4). Наконец, малат окисляется, приводя к регенерированию оксалоацетата (С4). Таким образом, два атома углерода поступают в цикл в виде ацетил-СоА и два атома углерода покидают цикл в виде СО2 при последовательных реакциях декарбоксилирования, катализируемых [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология