Jo`rayeva A

6.7. Krеbs sikli va uning biоlоgik ahamiyati

Uch karbon (trikarbon) kislotalar sikli birinchi bo`lib angliyalik bioximik G.Krebs* tomonidan ochilgan.

Nafas olish zanjirida vodorod generatori vazifasini bajaruvchi asosiy fermentativ sistema Krebs sikli hisoblanadi.
Krebs o`zining tajribalari va Sent-D`yerdining ma`lumotlari asosida hujayrada oksidlovchi siklik reaktsiyalar sistemasi borligini taxmin qildi va uning birinchi mahsuloti limon kislota (sitrat) bo`lganligi uchun limon kislotali sikl deb atadi. Ushbu sikl uchkarbon kislotalar sikli deb ham ataladi. Keyinchalik sikl sirka kislota qoldig`i (atsetil-KoA) oksidlanadigan asosiy fermentativ sistema va uning birinchi reaktsiyasi limon kislotasining sintezi ekanligi aniqlandi. Ammo, jarayon reaktsiyalari ketma-ketligini birinchi bo`lib aniqlab bergan olim sharafiga Krebs sikli deb atashadi.
Krеbs sikli dеb ataluvchi di – va uchkarbоn kislоtalar sikli – enеrgiya оzоd bo`lishining uchinchi bоsqichi, eng ko`p enеrgiya – taxminan 2/3 bilan ta`minlaydi. U ma`lum rеaktsiyalar sistеmasidan ibоrat bo`lib, ketma – ket fermentativ kataliz jarayoni bоrishida atsеtil – KоA dan karbоnat kislоta va vоdоrоd hоsil qilib to`la оksidlanadi. Krеbs siklini rеaktsiyalarini katalizlоvchi fеrmеntlar asоsan mitоxоndriyada jоylashgan. Sikl yopiq halqa shaklida bo`lib, butun jarayonning bоshlang`ich va оxirgi mahsulоti оksalоatsеtat kislоtasidir. Krеbs siklining barcha mоddalari reaktsiya jarayonini (limitlaydi) chеgaralaydi. Siklning faоlligi uning rеaktsiyalarda ishtirоk etuvchi kislоtaning minimal miqdоriga bоg`liq. Agarda kislоtalardan biri siklda оz miqdоrda ishtirоk etsa, qоlgan barcha kislоtalar, xuddi shunday miqdоrda istе`mоl qilinadi. Piruvatni оksidlanishidan hоsil bo`lgan atsеtil-KоA krеbs sikliga kiradi. Krеbs siklidagi rеaktsiyalarniborishi ularni qa`tiy kеtma – kеtligi bilan xaraktеrlanadi.
Piruvat, yog` kislotalari va aminokislotalarning oksidlanishidan hosil bo`lgan atsetil-KoA Krebs sikliga kiradi.
1 . Birinchi bosqichda limon kislotasi yoki sitrat sitratsintaza fermenti ishtirokida sintezlanadi.
Atsetil-KoA ning metil guruhidagi uglerod oksaloatsetat uglerodi atomi bilan o`zaro ta`sirlashganda. Oraliq mahsulot sifatida hosil bo`lgan sitril-KoA erkin sitratga gidrolizlanadi. Tioefir bog`i energiyasiga boy bo`lgan gidroliz reaktsiyasi tenglamani sitrat tomonga siljitadi va reaktsiya fiziologik sharoitda qaytmaydi. Sitril-KoA gidrolizida energiyaning yo`qotilishi atsetil fragmentining Krebs sikliga kirishi va sitrat hosil qilishini ta`minlaydi.
2 . Krebs siklining ikkinchi fermenti – akonitatgidrataza uchta trikarbon kislotalar – sitrat, sis-akonitat va izositratning qaytar reaktsiyalarini katalizlaydi.

Akonitatgidrataza sis-akonitatdagi qo`shbog`ga suvning protoni yoki gidroksilini birikishini katalizlaydi. Reaktsiyaning qaysi tomonga siljishi izositrat yoki sitratning sarf bo`lishiga bog`liq.

3. Sitratni parchalaydigan fermentlar mitoxondriya ichida yo`q, izositratning o`zgarishi esa 3-ferment izositratdegidrogenaza yordamida katalizlanadi. Hamma degidrogenazalar singari bu ferment ham substratdan ajralib chiqqan vodorod aktseptori – kofermentiga ega.
K rebs siklidagi haqiqiy izositratdegidrogenaza – NAD ga bog`liq ferment bo`lib, faqat mitoxondriya matriksida bo`ladi va izositratning degidrogenlanishini quyidagi tenglama bo`yicha kechadi.
Reaktsiyada 2-oksoglutarat bilan bir vaqtda oraliq mahsulot oksalosuktsinat ham hosil bo`ladi va ferment yuzasida uning dekarboksillanishi amalga oshadi.
Izositratdegidrogenaza katalizlaydigan reaktsiya Mn²⁺ yoki Mg²⁺ ionlari ishtirok etishini talab qiladi va qaytmas reaktsiya hisoblanadi.
4. 2-oksoglutarat PDK (piruvatdegidrogenaza kompleksi) ta`siriga
o`xshash 2-oksoglutaratdegidrogenaza polifermentli kompleksi tomonidan o`zgarishga uchraydi. Ularning ta`sir etish mexanizmidagi o`xshashlik tasodif emas, chunki ikkala ferment kompleksi ham α-ketokislotalarning oksidlanishini katalizlaydi.
5. Reaktsiya mahsuloti suktsinil-KoA energiyaga boy birikimalar qatoriga mansubligi sababli siklning keyingi bosqichida energiyaga boy bog`lari makroergik fosfat bo`glariga o`tadi, va reaktsiya substratli fosforlanish deb aytiladi. Shu jarayon mavjudligi tufayli ATF ning makroergik bog`larida energiya saqlanadi. Reaktsiya suktsinat-tiokinaza (“E”) bilan katalizlanadi:
a) Suktsinil-KoA + H₃PO₄ + E ↔ E-suktsinil ~PO₃H₂
b) E-suktsinil ~PO₃H₂ ↔ E ~PO₃H₂ + Suktsinat
v) E ~PO₃H₂ + GDF ↔ E + GTF
Bu reaktsiyada fosforil aktseptori sifatida GDF qatnashadi. Energiya oldin GTF ning fosfat bog`larida to`planadi, so`ngra mitoxondriyaning ichki membranasiga bog`langan nukleoziddifosfatkinaza fermenti yordamida fosforil GTF dan ADF ga o`tadi va ATF hosil qiladi: GTF + ADF ↔ GDF + ATF
6. Suktsinat suktsinatdegidrogenaza ishtirokida o`zgarishga uchraydi. Bunda suktsinatdan ajratilgan elektron va protonlarning aktseptori vazifasini FAD va tarkibida gem guruhi bo`lmagan (FeS) temiroltingugurt proteid bajaradi. FeS proteidi suktsinatdegidrogenaza subbirliklari bilan bog`langan va Krebs siklining mitoxondriya ichki membranasidagi yagona fermenti hisoblanadi. Suktsinatning degidrogenlanishidan hosil bo`lgan elektronlar FeS proteidining geminsiz temiri orqali reaktsiya elektron va protonlarining oxirgi aktseptori bo`lgan FAD ga o`tadi:

7 . Keyingi bosqichda proton va suvning gidroksil guruhini fumaratga stereospetsifik birikishi fumaratgidrataza fermenti ishtirokida amalga oshib, malat hosil qiladi.
Binobarin Krebs siklining mazkur fermenti stereokimyoviy substratli o`ziga xoslikka (spetsifiklikga) ega.
8. Krebs siklining yakunlovchi bosqichi oksaloatsetatning regeneratsiyasi hisoblanadi. Bu jarayon malatdegidrogenaza ishtirokida malatning oksidlanish yo`li bilan amalga oshadi.
K
rebs siklining malatdegidrogenaza fermenti NAD ga bog`liq ferment va bir nechta izofermentlarga ega.Shunigndek, NADF ga bog`liq malatdegidrogenaza ham mavjud bo`lib, u ko`proq mitoxondriyadan tashqarida, sitozolda joylashgan. Bu ferment degidrirlanish bilan bir vaqtda substratning dekarboksillanishini ham katalizlaydi:

Yuqorida keltirilgan ikki fermentni o`z-aro taqqoslash natijasida NADF ga bog`liq fermentni Krebs sikliga tegishli emasligini ko`rish mumkin, chunki bu ferment ta`sirida siklning tugallovchi oxiri mahsuloti bo`lgan oksaloatsetatni regeneratsiyasi amalga oshmaydi. NADF ga bog`liq malatdegidrogenaza NADF∙H₂ ning sintetik jarayonlar uchun generator, yoki boshqa reaktsiyalarida sarflanadigan malatni o`rnini to`ldirish uchun kerak bo`ladi.

Shunday qilib, Krebs sikli umuman yopiq fermentativ ko`rinishda ifodalansa ham uning bir xususiyatiga e`tibor berish kerak: fermentativ reaktsiyalar suktsinatdan oksaloatsetatgacha qaytar. Shu sababdan mitoxondriyalarda bu jarayon teskari yo`nalishda ishlashi mumkin, ya`ni oksaloatsetat suktsinatgacha Krebs sikli metabolitlariga aylanishi mumkin. Bunday imkoniyat yordamchi reaktsiyalar ishtirokida boshqa substratlardan oksaloatsetat hosil bo`lganda yuzaga chiqadi.
Moddalar parchalanishi natijasida katta miqdorda atsetil-KoA hosil bo`ladigan (masalan, yog` kislotalari, piruvat, ayrim aminokislotalar jadal oksidlanganda) vaziyatlarda qo`shimcha oksaloatsetat molekulalari hosil bo`lishi mumkin. Agar oksaloatsetat va atsetil-KoA miqdorlari sitrat sintezi uchun yetarli bo`lmasa, atsetil qoldiqlarini Krebs sikli ishlatib ulgurmaydi va ular boshqa fermentativ jarayonlarda foydalaniladi.
Krebs siklida atsetil-KoA o`zgarishining umumiy tenglamasi quyidagi ko`rinishda bo`ladi:
Krebs sikli fermentlari
C H₃ – CO ~ SKoA + 2H₂O + H₃PO₄ + ADF


2CO₂ + 3NAD∙H₂ + FAD∙H₂ + ATF + KoA-SH

Krebs siklidagi moddalarning aylanishi shunchalik maqsadga muvofiq tashkil topganki, bunda siklning fermentlari jarayon davomida vodorod ishlab chiqarish uchun mo`l bo`lgan suv molekulalaridan foydalanadi. Suv molekulalari vodorod manbai vazifasini bajarar ekan, aytish mumkinki, suv hayvon hujayrasida energetik vazifani ham bajaradi.

Оksalоatsеtat mavjud bo`lganda mitоxоndriya bir mоlеkula faоl sitratni ya`ni limоn kislatasini ikki mоlеkula CО₂ ga ATF va 4 mоlеkula H₂О – gacha parchalaydi, bunda 3 mоlеkula NAD H₂, 1 mоlеkula FAD H₂ hоsil bo`lib, nafas оlish zanjiriga o`tadi. Krebs siklida hоsil bo`lgan maxsulоtlardan nafas оlish zanjirida hammasi bo`lib 11 mоlеkula ATF hоsil bo`ladi, jami bo`lib Krebs siklida 11 + 1 (substrat fоsfоrlanishi) +12 molekula ATF hоsil bo`ladi.


* Ushbu ulug` kashfiyoti uchun G.Krebs 1953 yilda Nobel mukofoti bilan taqdirlandi.(F.Lipman hamkorligida).Uch karbon kislotalar sikli uning nomi bilan–Krebs sikli deb ataladi (Krebsning limon kislotalar sikli).