Cykl Kwasw Trikarboksylowych TCA Cykl Krebsa Cykl Kwasu

Cykl Kwasów Tri-karboksylowych = TCA = Cykl Krebsa = Cykl Kwasu Cytrynowego

Miejsce cyklu Krebsa na mapie metabolicznej

Uproszczony schemat cyklu Krebsa (8 etapów)

Dwie drogi wejścia pirogronianu do cyklu kwasów trikarboksylowych (wątroba) Pirogronian Szczawiooctan Acetylo-Co. A

Karboksylaza pirogronianowa używa kowalencyjnie przyłączonej biotyny jako kofaktora dwuetapowej reakcji karboksylacji pirogronianu. Biotyna jest najpierw łączona z CO 2 pochodzącym od węglanu, (przy zużyciu ATP). Grupa karboksylowa jest następnie przenoszona przez karboksybiotynę na drugie miejsce katalityczne, gdzie pirogronian jest przekształcany w szczawiooctan.

Reakcja katalizowana przez dehydrogenazę pirogronianową

Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej składa się z trzech białek o różnych aktywnościach. Zwróć uwagę na 5 różnych kofaktorów tego złożonego procesu. Pirogronian Acetylo-Co. A

Kwas Liponowy pełni tu funkcję ramienia przenoszącego pozostałą po dekarboksylacji pirogronianu resztę hydroksyetylową, pomiędzy podjednostkami E 1 i E 3, katalizującymi kolejne etapy reakcji fragment pirgronianu Utleniony Liponian Tiamina

Syntaza Cytrynianowa Cytrynian powstaje w reakcji katalizowanej przez syntazę cytrynianową ze szczawiooctanu i acetylo-Co. A. Mechanizm polega na ataku nukleofilowym karboanionu acetylo-Co. A na węgiel karbonylowy szczawiooctanu, po czym dochodzi do hydrolizy wiązania tioestrowego.

Reakcje katalizowane przez Akonitazę -H 2 O Kwas Cytrynowy + H 2 O Kwas akonitowy Kwas izocytrynowy Akonitaza (Hydrataza akonitanowa; EC 4. 2. 1. 3 ) jest enzymem katalizującym stereo-specificzną izomeryzację cytrynianu do izocytrynianu poprzez związek pośredni – kwas cis-akonitowy.

Kofaktorem Akonitazy jest zespół Fe 3 S 4

Akonitaza (kont. ) Akonitaza zawiera zespół żelazowo-siarkowy złożony z trzech atomów żelaza i czterech atomów siarki, ułożonych w strukturę bliską kubicznej. Zespół ten jest umocowany w białku przez grupy tiolowe trzech reszt cysteiny. Brak mu jednego z narożników sześcianu. W tym właśnie miejscu wiązany jest jon F 2+, odpowiedzialny za aktywację akonitazy. Ten atom koordynacyjnie wiąże C-3 karboksylu oraz grupę hydroksylową cytrynianu. Działa więc jako kwas Lewisa: przyłączając parę elektronów grupy hydroksylowej, ułatwia odłączenie całej reszty. Reakcja netto nie jest typu redoksowego!

Dehydrogenaza Isocytrynianowa (pierwsza reakcja redoksowa cyklu) Dehydrogenaza Isocytrynianowa (IDH) jest enzymem cyklu pośrednio współdziałającym z łańcuchem oddechowym. Jest odpowiedzialna za odwracalne przekształcanie izocytrynianu w -ketoglutaran i CO 2, w dwuetapowej reakcji. Pierwszym etapem jest utlenienie izocytrynianu do szczawiobursztynianu. W drugim etapie reakcji szczawiobursztynian traci swój -karboksyl jako CO 2.

Tlenowa dekarboksylacja ketoglutaranu

Kompleks dehydrogenazy -ketoglutaranowej -Ketoglutaran jest oksydacyjnie dekarboksylowany do bursztynylo-Co. A przez dehydrogenazę ketoglutaranową. W tej reakcji powstaje druga już cząsteczka CO 2 cyklu Krebsa, oraz cząsteczka NADH. Ten kompleks wielo-enzymatyczny jest bardzo podobny do kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej zarówno pod względem składu białkowego, rodzaju kofaktorów, jak i mechanizmu działania. Tak samo jak PDH, reakcja -KGDH przebiega z wysoką standardową zmianą energii swobodnej Gibbsa. Reakcja jest regulowana proporcjami stężeń NAD+/NADH oraz ATP/ADP.

Reakcja i kofaktory tlenowej dekarboksylacji -ketoglutaranu

Tiokinaza bursztynianowa (reakcja)

Tiokinaza bursztynylowa (Syntetaza bursztynylo - Co. A) Konwersja wysokoenergetycznego bursztynylo-Co. A do wolnego bursztynianu biegnie z udziałem enzymu zdolnego do syntezy wysokoenergetycznego nukleotydu trifosforanowego. Taki proces zwiemy fosforylacją substratową. Powstaje wtedy połączenie enzym wysokoenergetyczny związek pośredni. Dopiero z niego „wysoko energetyczna reszta fosforanowa” jest przenoszona na GDP. Powstały w ten sposób mitochondrialy GTP podlega trans-fosforylacji katalizowanej przez nukleozydo-difosfo-kinazę z cząsteczką ADP, i wytworzenie ATP. Cząsteczka GTP jest odtwarzana potem w kolejnym obrocie cyklu.

Dehydrogenaza Bursztynianowa (SDH) Katalizuje utlenienie bursztynianu do fumaranu z równoczesną redukcją kowalencyjnie związanego z białkiem FAD, oraz żelaza niehemowego. W komórkach ssaków końcowym akceptorem elektronów jest koenzym Q.

Dehydrogenaza bursztynianowa (SDH, Kompleks II) Skład: Cztery podjednostki białkowe (A, B, C, D) oraz następujące przenośniki elektronów: FADH 2, zespoły Fe-S, hem b 560, ubichinon.

Fumaraza (hydrataza fumaranowa) Katalizuje katalizuje uwodnienie fumaranu do kwasu jabłkowego.

Dehydrogenaza jabłczanowa (MDH) Katalizuje odwracalną reakcję utlenienia jabłczanu do szczawiooctanu przy standardowej zmianie energii swobodnej około +7 kcal/mol. Natomiast syntaza cytrynianowa, katalizująca reakcję kondensacji acetylo-Co. A ze szczawiooctanem, zachodzi przy standardowej wielkości g równej około -8 kcal/mol. Zatem to ten enzym „ciągnie” reakcję MDH w kierunku szczawiooctanu.

Reacja dehydrogenazy jabłczanowej

Sumaryczne równanie cyklu kwasów trikarboksylowych: Acetylo-Co. A + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H 2 O 2 CO 2 + 3 NADH + FADH 2 + GTP + 2 H+ + HSCo. A

Energetyka cyklu Krebsa w sprzężeniu z łańcuchem oddechowym. Obliczanie energii zmagazynowanej w postaci ATP W całym cyklu są: 3 utlenienia z NAD 1 utlenienie z FAD 1 fosforylacja substratowa Produkcja ATP sprzężona z tymi procesami wynosi odpowiednio: 3 x 2, 5 = 7, 5 cząsteczek ATP 1 x 1, 5 = 1, 5 cząsteczek ATP 1 x 1 = 1 GTP (= 1 cząsteczka ATP) W sumie = 10 cząsteczek ATP (utworzone z ADP) przy spaleniu jednej reszty octanowej do H 2 O i CO 2 Jest to równoważne 310 k. J w warunkach standardowych.

Cykl kwasów trikarboksylowych jest przemianą amfiboliczną, czyli zarówno: Kataboliczną Anaboliczną jak i

Związki z wielu przemian są katabolizowane lub

Cykl cytrynianowy jako źródło prekursorów szlaków biosyntezy

Regulacja cyklu cytrynianowego Regulacja tego cyklu odbywa się zarówno na wejściu jak i na poziomie samego cyklu. „Paliwo” dla tej przemiany wchodzi głównie pod postacią acetylo-Co. A. Pochodzi on ze wszystkich trzech szlaków katabolicznych: lipidów, węglowodanów, aminokwasów. Jednak najistotniejszym jest źródło węglowodanowe, czyli kompleks dehydrogenazy pirogronianowej. PDH jest hamowana przez wysokie stężenia acetylo. Co. A i NADH, aktywowana przez wolny Co. A (Co. ASH) and NAD+. Mechanizm tej regulacji polega na użyciu odpowiedniej kinazy i fosfatazy. Fosforylacja PDH hamuje aktywność kompleksu, prowadząc do obniżenia tempa utleniania pirogronianu. PDH kinaza jest aktywowana przez NADH i acetyl-Co. A, a hamowana przez pirogronian, ADP, Co. ASH, Ca 2+ i Mg 2+. PDH fosfataza, jest aktywowana jonami Mg 2+ i Ca 2+.