Щавелевоуксусная кислота цикле Кребса

Для обеспечения клеток максимальным количеством энергии необходимо, чтобы отщепляемые от жирных кислот ацетильные остатки, содержащие два атома углерода, были полностью окислены до двуокиси углерода. Химическое окисление ацетильной группы осуществляется нелегко, и, вероятно, поэтому природа изобрела элегантный каталитический цикл, называемый циклом трикарбоновых кислот (а также циклом лимонной кислоты, или циклом Кребса). На рис. 7-1 этот цикл изображен в правом нижнем углу. Содержащая четыре атома углерода щавелевоуксусная кислота (оксалоацетат) конденсируется с ацетильной группой молекулы ацетил-СоА с образованием лимонной кислоты, молекула которой построена из шести атомов углерода. Затем в ходе дальнейших реакций цикла происходит удаление двух атомов углерода [c.84]

В период с 1935 по 1950 г. был открыт основной путь окислительных превращений углеводов до воды и двуокиси углерода с образованием нескольких богатых энергией молекул на каждую молекулу двуокиси углерода. Этот биохимический механизм называется циклом лимонной кислоты или циклом Кребса. В значительной своей части он был выяснен в 1943 г. английским биохимиком Хансом Адольфом Кребсом (род. 1900) после того, как Альберт Сент-Дьердьи в 1935 г. открыл, что ферменты из мышечной ткани катализируют окисление дикарбоновых кислот с четырьмя атомами углерода в молекуле (янтарной, фумаровой, яблочной и щавелевоуксусной). [c.403]

Собственно метаболизм, т. е. совокупность химических реакций в живых организмах, является результатом действия ферментов. В клетке содержится большое количество различных веществ, которые находятся в постоянном взаимодействии. Причем, как правило, одно вещество участвует в немногих реакциях, а часто — только в одной. Например, первая реакция метаболического цикла лимонной кислоты (цикл Кребса) — конденсация ацетильного остатка (из ацетил-КоА) и щавелевоуксусной кислоты — приводит к образованию лимонной кислоты. Эта реакция катализируется ферментом цитратсинтазой. Следующая — реакция изомеризации лимонной кислоты в изолимонную — катализируется ферментом аконитазой и т. д. Следовательно, при отсутствии того или иного фермента невозможно образование промежуточных соединений этого цикла. Таким образом, ферментативный катализ в клетке служит инструментом отбора определенных реакций из множества возможных, такой целенаправленный отбор является важным этапом биологической эволюции. [c.121]

Поскольку два соединения, получающиеся при замене Н на 2 (46 и 47), не идентичны, а энантиомерны, атомы водорода в исходной молекуле неэквивалентны. Такие атомы или группы, дающие при замещении третьей группой энантиомеры, называют энантиотопными. В симметричном окружении такие два атома водорода ведут себя как эквивалентные, но в несимметричном окружении они могут вести себя по-разному. Например, при взаимодействии с хиральным реагентом они могут подвергаться атаке с различной скоростью. Это имеет важнейшее значение в ферментативных реакциях [127], так как ферменты способны к гораздо большей степени дифференциации, чем обычные хиральные реагенты. Примером служит цикл Кребса в биологических объектах, где щавелевоуксусная кислота (48) превращается в а-оксоглутаровую кислоту (50) через последовательность превращений, включаюш,их промежуточное образование лимонной кислоты (49). При проведении процесса с ща- [c.172]

Белки синтезируются на рибосомах из отдельных аминокислот, образуемых самими микроорганизмами. Исключение составляют некоторые ауксотрофные мутанты, для которых необходимо присутствие в среде определенных аминокислот. Биосинтез аминокислот в клетке идет ферментативно из неорганического азота и различных соединений углерода, например продуктов аэробного или анаэробного разложения углеводов. Многие аминокислоты образуются из промежуточных продуктов цикла Кребса из а-кетоглутаровой кислоты — глутаминовая кислота, орнитин, аргинин, пролин из щавелевоуксусной кислоты — Ь-ас-парагиновая кислота, гомосерин, метионин, треонин, диаминопимелиновая кислота, лизин, изолейцин из пировиноградной кислоты — аланин, валин, лейцин, серии, глицин, цистеин (рис. 17). [c.41]

Фермент широко распространен в тканях млекопитающих и представлен двумя изозимами, пространственно разобщенными в клетке. Один изозим локализован в цитозоле, другой связан с митохондриальной фракцией. Изозимы существенно различаются по аминокислотному составу, физико-химическим свойствам, зависимости активности от pH среды и, что особенно важно с физиологической точки зрения, по кинетическим свойствам. Различное сродство к субстратам реакции ставит изозимы фермента в разные условия в отношении доступности субстратов прямой и обратной реакций. Этим определяется бифункциональность поведения аспартатаминотрансферазы в печени реакция, катализируемая митохондриальным изозимом, может быть сдвинута от состояния равновесия в сторону образования а-кетоглутарата, и поэтому может быть связана с функционированием цикла Кребса и цикла мочевины. Наоборот, цитоплазматический изозим способствует образованию щавелевоуксусной кислоты, т. е. связан с функционированием глюконеогенеза. [c.351]

Например, кетоглутаровая кислота, один из промежуточных продуктов цикла Кребса, может служить одной из ступеней в образовании глютаминовой кислоты из щавелевоуксусной кислоты образуется аспарагиновая кислота, из пировиноградной— аланин. [c.257]

Конденсации по а-углеродному атому органических кислот протекают при участии ацетил-КоА, например в синтезе лимонной кислоты. Фаза включения уксусной кислоты в виде активного ацетила в важнейший биохимический цикл превращений трикарбоновых кислот (цикл Кребса, см. с 324) заключается в электрофильной атаке карбонилом щавелевоуксусной кислоты атома углерода метильной группы ацетил-КоА, имеющего повышенную электронную плотность. В результате реакции, протекающей под влиянием цитрат-синтазы, синтезируются лимонная кислота и кофермент А [2231 [c.90]

Накопление органических кислот в растениях сопровождается уменьшением количества углеводов. Изменения в соотношениях количества органических кислот и углеводов можно наблюдать в течение суток. Так, например, в листьях некоторых растений утром обнаруживается высокое содержание органических кислот и низкое содержание крахмала, -а вечером, наоборот, содержание органических кислот заметно падает, а содержание крахмала повышается. Есть основания полагать, что образование и превращение органических кислот в растениях совершаются по лимоннокислому циклу Кребса (гм. стр. 173). С помощью метода вакуум-инфильтрации удалось установить, что после введения пировиноградной, щавелевоуксусной, а также янтарной кислот в листьях махорки увеличивается количество лимонной кислоты. [c.265]

Щавелевоуксусная кислота содержится во всех растительных и животных тканях и в микроорганизмах, является очень важным в биологическом отношении соединением, так как участвует в процессах превращения углеводов (в цикле ди- и трикарбоновых кислот цикл Кребса и в превращениях аминокислот). [c.314]

Цикл лимонной кислоты занимает центральное место в многочисленных биосинтетических процессах, Большинство живых организмов синтезирует углеводы из ди- и трикарбоновых кислот, образовавшихся в цикле Кребса, или из соединений, которые могут превращаться в промежуточные продукты этого цикла (биосинтез углеводов см. стр. 64). В биосинтезе липидов (см. гл. Липиды и липопротеиды ) важнейшим промежуточным соединением является ацетил-КоА. Процесс биосинтеза жирных кислот начинается с конденсации ацетил-КоА с щавелевоуксусной кислотой. [c.401]

Образовавшийся ГТФ отдает свою концевую фосфатную группу АДФ с образованием АТФ. Синтез АТФ, сопряженный с деацилированием сукцинил-S-KoA, называют фосфорилированием на уровне субстрата. Последняя реакция окисления в цикле Кребса превращает яблочную кислоту в щавелевоуксусную [c.422]

В организме существуют другие циклы реакций, поддерживающих энергетический метаболизм. Например, в цикле лимонной кислоты (цикл Кребса или цикл трикарбоновых кислот) (13, В) щавелевоуксусная кислота расщепляется и затем снова регенерирует, в то время как органический субстрат превращается в СОг и метаболический водород [Н]. Последний обычно окисляется атмосферным кислородом с помощью ферментов дыхательной цепи (13, Г). [c.20]

Необходимо подчеркнуть, что тяжелые формы кетонемии при диабете,, сопровождающиеся развитием ацидоза и возникновением комы, конечно, нельзя рассматривать как компенсаторное приспособление. В этом случае мы, несомненно, имеем дело с патологическим нарушением обменных процессов. Механизм их возникновения можно (хотя бы отчасти) объяснить следующим образом при недостаточном окислении углеводов и усиленном распаде жиров и белков в организме появляется избыток промежуточных и конечных продуктов жирового и азотистого обмена, в частности аммонийных солей. Но аммиак прерывает лимоннокислый цикл Кребса, устраняя кетоглютаровую кислоту путем аминирования ее в глютаминовую кислоту. Вследствие этого в ткаиях нарушается в той или иной степени способность к окислению пировиноградной и уксусной кислот (точнее ацетилкоэнзима А), обмен которых переключается на образование ацетоуксусной кислоты (см. стр. 292). 1%)оме того, вероятное нарушение карбоксилирования пировиноградной кислоты ограничивает синтез щавелевоуксусной кислоты и делает малоэффективным цикл трикарбоновых кислот. Это также может быть одной из причин развития тяжелого ацидоза при диабете. [c.300]

У многих микроорганизмов пировиноградная кислота, образующаяся при расщеплении глюкозы, превращается при участии кофакторов и пируватдегидрогеназы в активированную уксусную кислоту или ацетилкоэнзим А, который включается затем в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). В цикле Кребса происходит окисление органических кислот, при котором выделяется энергия, запасаемая в макроэргических фосфатных связях АТФ. Кроме того, этот цикл обеспечивает также процессы биосинтеза многочисленными предшественниками, такими как а-кетоглутаровая, щавелевоуксусная кислоты, из которых в результате аминирования образуются аминокислоты. [c.96]

При изучении цикла Кребса встретятся следующие кислоты пировиноградная, уксусная, лимонная, цыс-аконитовая, изоли-монная, щавелевоянтарная, а-кетоглутаровая, янтарная, фумаро-вая, яблочная, щавелевоуксусная. [c.42]

В цикле Кребса щавелевоуксусная кислота, являющаяся продуктом полиферментной системы, регулирует активность фермента сукцинатдегидрогеназы (Е1), катализирующего реакцию дегидрирования янтарной кислоты [c.434]

Малоновая кислота — конкурентный ингибитор окисления янтарной кислоты (а следовательно, и цикла Кребса) — в значительной степени подавляет окисление масляной кислоты до СОг и усиливает образование ацетоуксусной кислоты. Это повышенное образование ацетоуксусной кислоты, по-видимому, обусловлено блокированием реакции образования щавелевоуксусной кислоты, благодаря чему ацетил-КоА конденсируется сам с собой. [c.308]

Три метаболита цикла Кребса являются а-кетокислотами пировиноградная, щавелевоуксусная и а-кетоглутаровая кислоты. При пере-аминировании они могут давать соответствующие аминокислоты — аланин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты. Эти кислоты не являются незаменимыми компонентами пищи и обычно синтезируются из промежуточных продуктов углеводного обмена. Обратимость процесса подтверждается тем, что из аминокислот только аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты быстро окисляются в мышцах. [c.715]

Цикл дикарбоновых кислот не объяснял того факта, что каталитические количества лимонной кислоты усиливают дыхание. Кребс наблюдал образование лимонной кислоты из щавелевоуксусной и пировиноградной кислот и предположил существование в мыщце цикла лимонной кислоты (фиг. 41). Чибнелл [10] еще в 1939 г. первый высказал мнение, что реакции цикла Кребса протекают и Б растениях, однако получение данных, подтверждающих правильность этого мнения, задержалось из-за начала войны. [c.181]

Первая стадия цикла Кребса представляет собой практически необратимую реакцию конденсации ацетил-КоА и щавелевоуксусной кислоты под действием цитрат—оксалоацетат-лиазы (цитрат-синтазы, 4.1.3.7), При этом образуется лимонная кислота и освобождается молекула кофермента А (механизм процесса см. кн. I, стр. 271). [c.400]

Яблочная кислота НООССН(ОН)СНгСООН относит ся к дикарбоновым кислотам. В значительных количества> содержится в незрелых яблоках, рябине, фруктовых соках, В цикле Кребса Ь-яблочная кислота образуется путем гидратации фумаровой кислоты и далее окисляется коферментом НАД" в щавелевоуксусную кислоту. [c.260]

Цикл лиионнои кислоты. Последовательность реакций, которая начинается с превращения щавелевоуксусной кислоты в лимонную нри участии ацетилкофермента А в конечном итоге образуются 2 моля диоксида углерода (что соответствует двум атомам углерода, присоединившимся к щавелевоуксусной кислоте). Эту последовательность реакций называют циклом, так как на последней стадии регенерируется щавелевоуксусная кислота. Процесс изображен на рис. 20-5 и называется также циклом Кребса или циклом трикарбоновых кислот. [c.195]

Марганец нужен грибам в очень небольшом количестве порядка 1 10 . Однако он играет существенную роль в обмене как кофактор щавелевоуксусной и щавелевоянтарной карбоксилазы — фермента, участвующего в основной реакции усвоения СО2 у ге-теротрофов путем присоединения ее к энолпировиноградной кислоте. Общее число обнаруженных у грибов ферментов, где марганец является кофактором (табл. 2.10), невелико, и они главным образом участвуют в трансформации органических кислот цикла Кребса. [c.49]

Позднее было показано, что триггер выполняет две функции. Во-первых, он служит субстратом для реакций цикла Кребса и сопутствующего образования АТФ, необходимого для активации жирной кислоты. Во-вторых, он служит партнером для конденсации остатков уксусной кислоты, которые окисляются посредством реакции цикла Кребса. Кеннеди и Ленинджер считают, что окисление жирных кислот происходит в митохондриях. В присутствии Mg+ , АТФ, щавелевоуксусной и малоновой кислот (последнюю использовали для разобщения реакций цикла Кребса) накапливались лимонная и янтарная кислоты. В отсутствие же триггера реакции накапливалась ацетоуксусная кислота. [c.298]

Ацетил-КоА представляет собой продукт обмена углеводов, жирных кислот, глицерина и некоторых аминокислот. Следовательно, для всех этих соединений цикл Кребса служит конечным механизмом дыхания. Кроме того, щавелевоуксусная и а-кетоглу-таровая кислоты являются продуктом разложения нескольких аминокислот. Таким образом, в течение одного цикла может быть окислено большое число субстратов. [c.195]

Многие промежуточные продукты цикла Кребса участвуют в целом ряде синтетических реакций. Так, например, а-кетоглута-ровая кислота является предшественником глутаминовой кислоты и источником углеродного скелета аминокислот группы глутаминовой кислоты (см. стр. 406), щавелевоуксусная килота служит источником углеродного скелета аминокислот группы аспарагиновой кислоты (см. стр. 421), а янтарная кислота — предшественником б-аминолевулиновой кислоты и, следовательно, порфиринов (см. стр. 215). Имеющиеся данные показывают, что реакции цикла Кребса являются основными при синтезе а-кетоглутаровой и янтарной кислот. Однако, как отмечено выше, в результате реакций цикла Кребса каждый моль ацетил-КоА окисляется до 2 моль углекислого газа. Таким образом, в ходе цикла Кребса не может иметь места прирост углерода. Следовательно, если из цикла удалять промежуточные продукты, то уменьшится количество щавелевоуксусной кислоты, доступной для конденсации с ацетил-КоА, и в конце концов цикл нарушится. Таким образом, если цикл Кребса поставляет промежуточные продукты для биосинтезов, должны существовать какие-то механизмы их регенерации. [c.197]

Цикл Кребса завершается окислением L-яблочной кислоты в щавелевоуксусную кислоту под действием специфичного фермента L-малат НАД—оксидоредуктазы (малатдегидрогеназа, 1.1.1.37), кофермен-том служит НАД. В клетках млекопитающих найдены две изоформы этого фермента, одна из которых локализована в митохондриях. [c.401]

В отсутствие щавелевоуксусной кислоты, которая соединяется с ацетил-КоА, окисление пировиноградной кислоты митохондриями крайне незначительно. Однако требуемый промежуточный продукт цикла Кребса можно заменить препаратом фосфотрансацетилазы [231, которая переносит ацетильную группу на неорганический фосфат и освобождает КоА, необходимый для дальнейшего образования ацетил-КоА. [c.193]

В результате конденсации ацетилкоэнзима А со щавелевоуксусной кислотой с образованием лимонной кислоты и ее частичного последующего окисления освобождаются СОз и Н2О в количестве, эквивалентном количеству исчезнувшего ацетила. Таким образом, общий баланс реакции оказывается таким, что здесь можно говорить о сжигании ацетила в лимоннокислом цикле. Впервые на возможность окисления ряда веществ при помощи такого своеобразного механизма указал Кребс. Поэтому лимоннокислый цикл обычно называют циклом трикарбоновых кислот Кребса. [c.264]

Биосинтез пуринов и пиримидинов (см. кн. I, гл. Нуклеиновые кислоты и нуклеопротеиды ), входящих в состав нуклеиновых кислот и нуклеотидных коферментов, также тесно связан с циклом Кребса углеродный скелет пиримидинов образуется из L-аспарагиновой кислоты, а атомы азота пуринов — из L-аспарагиновой и L-глутаминовой кислот, которые в свою очередь получаются из щавелевоуксусной и а-кетоглутаровой кислот. [c.401]

Реакция катализируется декарбоксилазой ее кофермент — это ди-фосфотиамин (фосфорилированный витамин В1) и липоевая кислота, а также дегидразой. Наиболее сложным является, по-видимому, процесс аэробного окисления пировиноградной кислоты в ферментной системе, образующей так называемый цикл Кребса. Характерной особенностью Этого цикла является то, что пировиноградная кислота претерпевает на первых стадиях два существенно различных превращения. С одной стороны, она конденсируется с углекислотой под действием Р-карбоксилазы и дает четырехуглеродную молекулу щавелевоуксусной кислоты, далее реагирующей в енольной форме [c.104]

Аминокислоты, являющиеся продуктом деятельности протеолитических ферментов, гидролизующих белки, включаются в цикл Кребса благодаря тому, что ферменты группы дегидраз (флавиннуклеотиды) превращают аминокислоты в кетокислоты. Таким образом, например, глутаминовая кислота оказывается вовлеченной в цикл на уровне кетоглутаровой кислоты. Фермент аспартикоглутамикоаминофераза переводит аспарагиновую кислоту в щавелевоуксусную и таким образом тоже вводит ее в цикл. [c.110]

Кетоглутаровая кислота участвует в цикле Кребса и глутаминовая кислота из белка может включиться в цикл трикарбоновых кислот. Тот же фермент катализирует и обратную реакцию, так что из аспарагиново кислоты может получиться щавелевоуксусная (тоже участвует в цикле Кребса). [c.120]

Кроме того, кофермент А вступает в конденсацию своим а-углеродом с щавелевоуксусной кислото1 , образуя лимонную кислоту (тоже одно из звеньев цикла Кребса) [c.706]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология