Окисление пирувата до ацетил-КоА

Аэробное дыхание распадается на две стадии. В первой при достаточном количестве кислорода каждая молекула пирувата поступает в митохондрию, где она полностью окисляется аэробным путем. Сначала происходит окислительное декарбоксилирование пирувата, т.е. отщепление СО₂ с одновременным окислением путем дегидрирования. Во время этих реакций молекула пирувата соединяется с веществом, которое называется коферментом А (КоА или КоА-SH), в результате чего образуется ацетилкофермент А. Количество выделяющейся при этом энергии достаточно для образования в молекуле ацетилкофермента А высокоэнергетической связи. Этот процесс представляет собой необходимую стадию, благодаря которой углеводы (через пируват) включаются в цикл. КоА выполняет функцию переносчика ацильных (в данном случае ацетильных групп), точно также как АТФ выполняет функцию переноса фосфатных групп. Ацетилированная форма КоА (ацетил-КоА) представляет собой тиоэфир, в образовании которой участвует карбоксильная группа уксусной кислоты и тиоловая группа КоА. Тиоэфирная связь относится к высокоэнергетическим связям, что означает, что стандартная свободная энергия гидролиза ацетил–S–КоА выражается большой отрицательной величиной

Ацетил–S–КоА + Н₂О → Ацетат + КоА – SH DG¢ = – 7,52 ккал

Окислительное декарбоксилирование пирувата до Ацетил–КоА и СО₂ требует присутствия трех различных ферментов и пяти коферментов, объединенных в один мультиферментный комплекс – пируватдегидрогеназную систему.

Суммарная реакция имеет вид:

СН₃СОСООН + КоА–S – H + НАД⁺ → СН₃СО ~ S – КоА + СО₂ + НАДH + Н⁺

НАДH, являющийся продуктом этой реакции, отправляется в дыхательную цепь митохондрий.

Пируватдегидрогеназный комплекс избирательно ингибируется мышьяком, а также АТФ, которая служит негативным модулятором. Всякий раз, как содержание АТФ в клетке начинает превышать определенный уровень, пируватдегидрогеназная система, поставляющая “топливо” для цикла Кребса, сразу же выключается. “Топливом”, поступающим в цикл трикарбоновых кислот, служит ацетил–КоА – конечный продукт сложных превращений, катализируемых пируватидегидрогеназой.

Рис.12. Общая схема дыхания