Krebs ciklus enzimek

Dr. Catherine Shaffer, Ph.D. Dr. Liji Thomas, MD

a Krebs-ciklus, más néven citromsav-ciklus, enzimatikus reakciók sorozata, amely energiát szabadít fel a tárolt szénhidrátokból, zsírokból és fehérjékből.

kép jóváírás: 3d_man /

a Krebs-ciklust először Hans Adolf Krebs javasolta 1937-ben. A ciklus aminosav prekurzorokat és redukált nikotinamid-adenin-dinukleotidot (NADH) is termel. Ez az állati szövetek összes aerob folyamatának elsődleges metabolikus útja. Az eukariótákban a Krebs-ciklus a mitokondriális mátrixban, míg a prokariótákban a citoszolban fordul elő.

Krebs-ciklus lépései

az acetil-CoA a Krebs-ciklus kiindulópontja. A ciklus nyolc reakciója során három NADH molekula, egy flavin-adenin-dinukleotid (FAD/FADH2) keletkezik. A ciklus lépései a következők:

1. az acetil-CoA-t citrát-szintáz oxaloacetáttal kombinálva hat szénatomos molekulát képez. Ezután a citromsavmolekula felszabadul az enzimkomplexből.
2. egy vízmolekulát eltávolítunk a citromsav 3′ – as helyzetéből, majd az akonitáz enzim segítségével visszaadjuk a 4′ – es helyre, ami izocitrátot eredményez.
3. Izocitrát-dehidrogenáz katalizálja az izocitrát 4′ -OH csoportjának oxidációját, így alfa-ketoglutarát keletkezik. A NAD egyik molekulája NADH-vá alakul.
4. az alfa-ketoglutarát dekarboxilezett, a NAD egy másik molekuláját NADH-vá alakítja alfa-ketoglutarát-dehidrogenáz, így szukcinil-CoA-t eredményez, amely instabil vegyület.
5. a szukcinil-CoA szintetáz katalizálja a szabad foszfátcsoport hozzáadását a guanozin-difoszfáthoz (GDP), guanozin-trifoszfátot hozva létre. A folyamat során a CoA-csoport felszabadul a szukcinil-CoA-ból. A kapott molekula szukcinát.
6. két hidrogén szabadul fel a szukcinátból, amikor a szukcinát-dehidrogenáz a FAD-t FADH-vá redukálja2. A reakció kimenete fumarát.
7. a Fumaráz katalizálja az AN-OH csoport hozzáadását a fumaráthoz, így l-malátot állít elő.
8. a ciklus végső reakciójában az oxaloacetát regenerálódik az L-malát malát-dehidrogenáz általi oxidációjával. A NAD egyik molekulája NADH-vá alakul.

Krebs-ciklusú enzimek

a Krebs-ciklusú enzimek a mitokondriumok mátrixában található membránfehérjék, kivéve a szukcinát-dehidrogenázt, amely a belső mitokondriális membránhoz rögzített integrált membránfehérje.

míg a NAD az a protetikai csoport, amelyet az oxidáció három lépése során keletkező protonok befogadására használnak, a FAD-t a szukcinát-dehidrogenáz használja. Ezeknek a redukált koenzimeknek a végső sorsa az, hogy újraoxidálják az elektrontranszport láncreakciók bejutását a belső mitokondriális membránba, amikor ATP keletkezik.

a Krebs-ciklus egyes reakciói közel állnak a termodinamikai egyensúlyhoz, ezért kétirányúak. Ezek közé tartoznak a szukcinátot, fumarátot, malátot és oxaloacetátot átalakító enzimek. A reakciók reverzibilitása lehetővé teszi a glükózszintézis, a zsírsav-és koleszterinszintézis, az aminosav-anabolizmus, a nukleotidok és a hem bioszintézis prekurzorainak előállítását.

a Krebs-ciklus a szervezet által elfogyasztott oxigén kétharmadát használja fel, és az energia körülbelül egy-egy részét generálja. Szerepet játszik a glükoneogenezisben, a transzaminációban, a deaminációban és a lipogenezisben. A Krebs-ciklus nagyon kevés genetikai rendellenességét találták, valószínűleg azért, mert kritikus a túlélés szempontjából.

a Krebs-ciklus fejlődése

a Krebs-ciklus legtöbb enzimét az eukarióták magjában kódolják. Úgy gondolják, hogy a nukleáris géneket az evolúció során az ősi mitokondriális génekből szerezték be. Az endoszimbiózis néven ismert folyamat során a sejtek szimbiotikus kapcsolatokban kezdtek élni.

a mitokondrium és a kloroplaszt eredetileg szabadon élő sejtek voltak, amelyek végül más sejtekben kezdtek élni. Ezt megelőzően a Krebs-ciklus enzimjei csak izolált lépésként működhettek a gazdaszervezetben és a mitokondriumokban.

az enzimek különböző izoformái a különböző sejtrekeszekben géntranszfer események eredményeként keletkezhettek. Az a folyamat, amelynek során a ciklus ezen elszigetelt lépései összetettek, az élethez szükséges kritikus ciklus még nem ismert.

további adatok

• minden biokémiai tartalom
• Bevezetés Az Enzimkinetikába
• kiralitás a biokémiában
• L és D izomerek
• Suzuki-Miyaura kereszt-kapcsolási reakció

írta:

Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer szabadúszó tudományos és egészségügyi író Michiganből. Számos kereskedelmi és fogyasztói kiadványhoz írt élettudományi témákban, különösen a kábítószer-felfedezés és-fejlesztés területén. Ph.D. – t szerzett biológiai kémiából, és laboratóriumi kutatóként kezdte karrierjét, mielőtt áttért a tudományos írásra. Ő is ír és publikál fikciót, és szabadidejében élvezi a jógát, a kerékpározást és a háziállatok gondozását.

Idézetek