Главная/Библиотека/Цикл Кребса

Цикл Кребса: клеточная печь

Он же цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), он же цитратный цикл. Сюда стекается ацетил-КоА от углеводов, жиров и белков — и «дожигается» до CO₂, отдавая электроны на переносчиках NADH и FADH₂. Их энергию потом снимет дыхательная цепь.

Раздел · Энергетика 8 промежуточных митохондрия · матрикс ⏱ ~16 мин
Вход в цикл

Ацетил-КоА + щавелевоуксусная = цитрат

Двухуглеродный ацетил-КоА сливается с четырёхуглеродным оксалоацетатом (ЩУК) → получается шестиуглеродный цитрат. Фермент — цитратсинтаза. Дальше цитрат по кругу теряет 2 углерода (как CO₂) и снова становится оксалоацетатом — круг замкнулся.

формула ацетил-КоА (2C) + оксалоацетат (4C) → цитрат (6C)  ·  фермент: цитратсинтаза

Восемь промежуточных — по кругу

Цитрат → изоцитрат → α-кетоглутарат (−CO₂) → сукцинил-КоА (−CO₂) → сукцинат → фумарат → малат → оксалоацетат ↻

Мнемоника (англ.): ◆ для запоминанияCitrate · Isocitrate · Ketoglutarate (α-КГ) · Succinyl-CoA · Succinate · Fumarate · Malate · Oxaloacetate — по первым буквам все 8 промежуточных по порядку..

схемаКольцо ЦТК. Здесь: круг из 8 промежуточных с ферментами, местами выхода CO₂ и точками съёма NADH / FADH₂ / GTP.
Что снимаем за круг

Три NADH, один FADH₂, один GTP

За один оборот теряются 2 углерода (2×CO₂) и снимается энергия. Помни: на глюкозу цикл крутится дважды (два ацетил-КоА).

За 1 оборот3 NADH · 1 FADH₂ · 1 GTP · 2 CO₂
На глюкозу (×2)6 NADH · 2 FADH₂ · 2 ATP · 4 CO₂
важная деталь

GTP: тут ATP делают напрямую

На шаге сукцинил-КоА → сукцинат освобождается энергия. Клетка её ловит: сначала собирает GTP (родной брат ATP), а с него фосфат сразу перескакивает на АДФ и выходит ATP. Всё без кислорода и мембран, ровно как на шагах 7 и 10 гликолиза. Это и называют субстратным фосфорилированием.

Комплекс II — общий с дыхательной цепью

Шаг сукцинат → фумарат ведёт сукцинатдегидрогеназа (FAD → FADH₂). Это единственный фермент цикла, вшитый прямо во внутреннюю мембрану митохондрии — он же комплекс II дыхательной цепи. Так цикл физически стыкуется с ЭТЦ.

Регуляция

Три крана — те же сигналы «энергии много/мало»

Логика та же, что в гликолизе: ATP и NADH тормозят, ADP разгоняет. Плюс кальций — сигнал «мышца работает, нужен ATP».

Цитратсинтаза (вход)⊘ ATP, NADH, цитрат, сукцинил-КоА · ▲ ADP
Изоцитратдегидрогеназа⊘ ATP · ▲ ADP, Ca²⁺
α-кетоглутаратдегидрогеназа⊘ сукцинил-КоА, NADH · ▲ Ca²⁺
Клинический смысл

Поломка одного фермента — целая болезнь

яд

Фтороацетат (крысиный яд)

Превращается в фтороцитрат и блокирует аконитазу — цикл встаёт, ATP не делается. Отсюда токсичность.

онкология

Мутация IDH → глиомы

Мутантная изоцитратдегидрогеназа делает «онкометаболит» 2-гидроксиглутарат → сбой эпигенетики → глиомы, в т.ч. глиобластома.

онкология

Мутация СДГ → феохромоцитома

Поломка сукцинатдегидрогеназы (комплекс II) → опухоль мозгового вещества надпочечников, гипертонические кризы.

онкология

Дефицит фумаразы → лейомиомы

Доброкачественные опухоли гладких мышц (часто матки — «фибромиомы») и почек.

У цикла есть и вторая работа, для неё придумали умное слово «амфиболический». Промежуточные не только сгорают: часть растаскивают на стройку. Цитрат идёт на синтез жирных кислот, а оксалоацетат и α-кетоглутарат — на аминокислоты и глюконеогенез.

Ловушки

Где чаще всего спотыкаются

✗ «Цикл делает много ATP напрямую»
Напрямую за оборот выходит всего 1 GTP (это тот же ATP). Основная масса энергии — потом, когда NADH и FADH₂ разгрузятся в дыхательной цепи.
✗ «В реакциях цикла нужен кислород»
Сам O₂ в реакции цикла не входит. Но без него встаёт дыхательная цепь, NADH некуда деть, и цикл тормозит уже за компанию.
✗ «Считаю один оборот»
На одну глюкозу цикл крутится дважды — два ацетил-КоА. Всё, что снимаешь за оборот, удваивай.
✗ «Ацетил-КоА только из глюкозы»
В цикл сходится ацетил-КоА и от жиров (β-окисление), и от аминокислот. Это общий котёл для всех топлив.
Тренажёр рассуждений

Не угадать ответ, а построить его

Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».

Крысиный яд (фтороацетат) блокирует аконитазу. Почему рушится выработка ATP?
Что делает аконитаза?
Ведёт цитрат → изоцитрат (шаг 2). Заблокировали — цикл встаёт прямо на цитрате.
Что теряем, когда цикл стоит?
Дальше по кругу снимаются NADH и FADH₂. Стоит цикл — их не делают.
И чем это грозит?
Дыхательной цепи нечем работать — основной ATP клетки резко падает.
Вывод. Один фермент в середине цикла роняет всю энергетику. Вдобавок копится цитрат, а он тормозит ещё и гликолиз (через ФФК-1).
Показать следующий шаг →
Почему без кислорода цикл замедляется, хотя сам O₂ в его реакциях не участвует?
Что цикл производит?
«Гружёные грузовики» — NADH и FADH₂ с водородами.
Где они разгружаются?
В дыхательной цепи, а там для разгрузки нужен кислород.
Что будет без O₂?
Грузовики не разгрузить → пустые NAD⁺ и FAD не вернуть → циклу нечем работать, он упирается и тормозит.
Вывод. Цикл и дыхательная цепь связаны через NAD⁺/FAD. Без кислорода клетка откатывается на гликолиз с лактатом.
Показать следующий шаг →
Мини-кейс

Собери путь от симптома к ферменту

Молодой человек, приступы резкого повышения давления с сердцебиением, потливостью и головной болью. Нашли опухоль мозгового вещества надпочечника. В семье такое уже бывало, генетика показала мутацию одного фермента цикла Кребса.

Какой фермент и почему поломка в цикле даёт опухоль?
Какой фермент цикла связан с наследственными опухолями?
Сукцинатдегидрогеназа (она же комплекс II): сукцинат → фумарат.
Что копится при её поломке?
Реакция встаёт → в клетке накапливается сукцинат.
Как метаболит превращается в опухоль?
Избыток сукцината сбивает клеточные «датчики кислорода» — клетка ведёт себя как при гипоксии и получает сигнал расти и делиться.
Вывод. Это феохромоцитома при мутации СДГ. Метаболит цикла работает как «онкосигнал». Тот же фермент — комплекс II дыхательной цепи.
Показать следующий шаг →
Повторение

Закрепить с интервалами

Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.

Куда дальше

Связи с другими темами

откуда → Переходный этап (ацетил-КоА) куда → Дыхательная цепь (NADH/FADH₂) строит → Синтез жирных кислот (цитрат) строит → Глюконеогенез (оксалоацетат)
Следующий узел

NADH и FADH₂ платят за ATP в дыхательной цепи

К ЭТЦ →