Съвременна доктрина на химията на дишането
Втората фаза на дишането - аеробна - изисква наличието на кислород. Пировиновата киселина навлиза в аеробната фаза. В присъствието на достатъчно количество O2, пируватът се окислява напълно до CO2 и H2O.
Още през 1910 г. шведският химик Т. Тунберг доказва участието на органични киселини в процеса на дишане. През 1935 г. А. Сент-Гьорджи в Унгария установява, че добавянето на органични киселини към живата тъкан рязко активира абсорбцията на кислород от нея.
През 1937 г. Г. А. Кребс предлага схема за последователността на окисляване на три- и дикарбоксилни киселини до CO2 чрез „цикъла на лимонената киселина” поради отстраняването на водорода. Този цикъл е кръстен на него.
В цикъла не се окислява самата пировиноградна киселина, а нейното производно, активният ацетат. По този начин първият етап в окислителното разцепване на пировиноградна киселина (PVA) е образуването на активен ацетат по време на окислителното декарбоксилиране. Окислителното декарбоксилиране на PVC се извършва с участието на сложна ензимна система от пируват дехидрогеназа. Тази ензимна система включва три ензима и пет коензима (тиамин пирофосфат, липинова киселина, коензим А, FAD и NAD). В резултат на този процес се образува активен ацетат (ацетил-КоА), редуцира се NAD (NADH) и се освобождава първата молекула CO2.
Ензимната система пируват дехидрогеназа се инхибира от АТФ. Когато ATP се натрупва над определено ниво, преобразуването на PVC спира. Това е един от механизмите за регулиране на аеробната фаза на дишане.
Образуваният по време на етапа активен ацетат влиза в цикъла на три- и дикарбоксилните киселини.
Вторият етап започва с взаимодействието на активния ацетат с енолната форма на оксалово-оцетна киселина; резултатът от реакцията е образуването на лимонена киселина. Ензимът цитрат синтетаза участва в тази реакция.
Следващият етап от цикъла включва две реакции и се катализира от ензима аконитаза. При първата реакция в резултат на дехидратацията на лимонена киселина се образува цизаконит. Във втората реакция цизаконитовата киселина се хидратира до изолна киселина. Изолимонът под действието на NAD или NADP-зависима изоцитрат дехидрогеназа се окислява до нестабилно съединение - оксалова янтарна киселина, която се декарбоксилира, за да образува остетоглутарова киселина.
Подобно на PVC, α-кетоглутаровата киселина претърпява реакция на окислително декарбоксилиране с подобна мултиензимна система. По време на тази реакция α-кетоглутаровата киселина се превръща в сукцинил-CoA, образува се NADH и се освобождава една молекула CO2.
Подобно на активния ацетат, сукцинил-КоА е високоенергиен тиоестер. Ако обаче в случая на ацетил-КоА енергията на тиоетерната връзка се изразходва за синтеза на лимонена киселина, енергията на сукцинил-КоА може да се трансформира във формирането на фосфатната връзка на АТФ. С участието на сукцинил-КоА синтетаза, янтарна киселина (сукцинат), АТР се образува от сукцинил-КоА, ADP и H3PO4 и молекулата KoA-SH се регенерира. АТФ се образува чрез субстратно фосфорилиране.
На следващия етап янтарната киселина се окислява до фумарова киселина. Реакцията се катализира от сукцинат дехидрогеназа, чийто коензим е FAD. Фумаровата киселина под действието на фумараза, добавяйки вода, се превръща в ябълчена киселина (малат). И накрая, на последния етап ябълчната киселина се окислява до оксалово-оцетна киселина (ABA) с помощта на NAD-зависима малат дехидрогеназа. SHUK навлиза в нов цикъл.