Krebs-syklin entsyymit

tohtori Catherine Shaffer, tohtori Liji Thomas, MD

Krebs-sykli, joka tunnetaan myös sitruunahappokiertona, on sarja entsymaattisia reaktioita, jotka vapauttavat energiaa varastoiduista hiilihydraateista, rasvoista ja proteiineista.

Kuvasaldo: 3d_man /

Krebsin sykliä ehdotti ensimmäisen kerran Hans Adolf Krebs vuonna 1937. Sykli tuottaa myös aminohappojen esiasteita ja pelkistynyttä nikotiiniamidiadeniinidinukleotidia (NADH). Se on ensisijainen metaboliareitti kaikissa aerobisissa prosesseissa eläinkudoksessa. Eukaryooteilla Krebsin sykli tapahtuu mitokondrion matriisissa, kun taas prokaryooteilla se tapahtuu sytosolissa.

Krebs-syklin vaiheet

asetyyli-CoA on Krebs-syklin aloituspiste. Syklin kahdeksassa reaktiossa muodostuu kolme molekyyliä NADH: ta ja yksi flaviiniadeniinidinukleotidia (FAD/FADH2). Seuraavat ovat syklin vaiheet:

1. asetyyli-CoA yhdistyy oksaloasetaatin kanssa sitraattisyntaasilla muodostaen kuusihiilisen molekyylin. Tämän jälkeen sitruunahappomolekyyli vapautuu entsyymikompleksista.
2. vesimolekyyli poistetaan sitruunahapon 3 ’- kohdasta ja lisätään takaisin 4 ’ – kohtaan akonitaasientsyymin vaikutuksesta, jolloin muodostuu isositraattia.
3. Isositraattidehydrogenaasi katalysoi isositraatin 4′ -OH-ryhmän hapettumista muodostaen alfaketoglutaraattia. Yksi nad-molekyyli muuttuu NADH: ksi.
4. Alfaketoglutaraatti dekarboksyloidaan muuntaen toinen nad-molekyyli NADH: ksi alfaketoglutaraattidehydrogenaasin avulla, jolloin saadaan suksinyyli-CoA, joka on epävakaa yhdiste.
5. Sukkinyyli-CoA-syntetaasi katalysoi vapaan fosfaattiryhmän lisäämistä guanosiinidifosfaattiin (GDP) muodostaen guanosiinitrifosfaattia. Prosessissa CoA-ryhmä vapautuu sukkinyyli-CoA: sta. Tuloksena oleva molekyyli on sukkinaatti.
6. sukkinaatista vapautuu kaksi vetyä, kun sukkinaattidehydrogenaasi pelkistää FAD: n fadh2: ksi. Reaktion tuotos on fumaraatti.
7. Fumaraasi katalysoi an-OH-ryhmän lisäämistä fumaraattiin, jolloin muodostuu L-malaattia.
8. syklin viimeisessä reaktiossa oksaloasetaatti regeneroidaan hapettamalla L-malaattia malaattidehydrogenaasilla. Yksi nad-molekyyli muuttuu NADH: ksi.

Krebs-syklin entsyymit

Krebs-syklin entsyymit ovat mitokondrioiden matriisissa esiintyviä kalvoproteiineja lukuun ottamatta sukkinaattidehydrogenaasia, joka on integraali kalvoproteiini, joka on lukittu sisempään mitokondriokalvoon.

NAD on proteesiryhmä, jota käytetään kolmen hapetusvaiheen aikana syntyvien protonien hyväksymiseen, fad: tä käytetään sukkinaattidehydrogenaasin avulla. Näiden pelkistyneiden koentsyymien lopullinen kohtalo on hapettua uudelleen, kun ne siirtyvät elektroninsiirtoketjureaktioihin sisempään mitokondriokalvoon, jolloin syntyy ATP: tä.

jotkin Krebsin syklin reaktiot ovat lähellä termodynaamista tasapainoa ja ovat siten kaksisuuntaisia. Näitä ovat muun muassa sukkinaattia, fumaraattia, malaattia ja oksaloasetaattia muuntavat entsyymit. Reaktioiden palautuvuus mahdollistaa lähtöaineiden muodostumisen glukoosisynteesiin, rasvahappo-ja kolesterolisynteesiin, aminohappoanaboliaan, nukleotideihin ja Hemi-biosynteesiin.

Krebsin sykli käyttää noin kaksi kolmasosaa kehon kuluttamasta kokonaishapesta ja tuottaa noin ⅔ energiasta. Sillä on rooli glukoneogeneesissä, transaminaatiossa, deaminaatiossa ja lipogeneesissä. Krebs-kierron geneettisiä poikkeavuuksia on löydetty hyvin vähän, mahdollisesti siksi, että se on elintärkeä.

Krebs-syklin kehitys

useimmat Krebs-syklin entsyymit koodataan eukaryooteissa tumaan. Uskotaan, että ydingeenit hankittiin evoluution aikana esi-isien mitokondrio-geeneistä. Tämän endosymbioosina tunnetun prosessin aikana solut alkoivat elää symbioottisissa suhteissa.

mitokondrioiden ja kloroplastien oletetaan olleen alun perin vapaasti eläviä soluja, jotka lopulta alkoivat elää muiden solujen sisällä. Ennen tätä tapahtumaa Krebs-syklin entsyymit ovat saattaneet toimia vain yksittäisinä askeleina isäntä-ja mitokondrioissa.

eri solulokeroissa olevien entsyymien eri isoformit ovat voineet syntyä geeninsiirtotapahtumien seurauksena. Prosessia, jossa nämä syklin yksittäiset vaiheet yhdistyivät monimutkaiseksi, elämälle välttämättömäksi kriittiseksi kiertokuluksi, ei vielä ymmärretä.

lisätietoja

• kaikki biokemian sisältö
• Johdatus Entsyymikinetiikkaan
• Sirkaalisuus biokemiassa
• L – ja D-isomeerit
• Suzuki-Miyaura-Ristikytkentäreaktio

kirjoittanut

tohtori Catherine Shaffer

Catherine Shaffer on freelance tiede-ja terveyskirjailija Michiganista. Hän on kirjoittanut monenlaisiin kauppa-ja kuluttajajulkaisuihin biotieteellisistä aiheista, erityisesti huumeiden löytämisestä ja kehittämisestä. Hänellä on tohtorin tutkinto biologisesta kemiasta ja hän aloitti uransa laboratoriotutkijana ennen siirtymistä tieteen kirjoittamiseen. Hän myös kirjoittaa ja julkaisee kaunokirjallisuutta, ja harrastaa vapaa-ajallaan joogaa, pyöräilyä ja lemmikkiensä hoitamista.

lainaukset