クレブス-サイクル酵素

By Dr.Catherine Shaffer,Ph.D.Reviewed by Dr.Liji Thomas,MD

クエン酸サイクルとも呼ばれるクレブスサイクルは、貯蔵された炭水化物、脂肪、タンパク質からエネルギーを放出する一連の酵素反応です。

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クレブスサイクルは、1937年にHans Adolf Krebsによって最初に提案されました。 このサイクルはまた、アミノ酸前駆体および還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NADH）を生成する。 それは動物のティッシュのすべての好気性プロセスのための第一次新陳代謝の細道です。 真核生物では、クレブス周期はミトコンドリアマトリックスで起こるのに対し、原核生物では細胞質ゾルで起こる。

Krebsサイクルステップ

アセチルCoAはKrebsサイクルの出発点です。 サイクルの8つの反応を通して、NADHの3つの分子が生成され、フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD/FADH2）の1つが生成される。 サイクルの手順は次のとおりです:

1. アセチルCoAはクエン酸塩のシンターゼによってoxaloacetateと、六炭素の分子を形作るために結合されます。 その後、クエン酸分子が酵素複合体から放出される。
2. クエン酸の3’位置から水分子を除去し、酵素アコニターゼによって4’位置に再び添加し、イソクエン酸を生じる。
3. Isocitrate dehydrogenaseは、isocitrateの4′-OH基の酸化を触媒し、α-ケトグルタル酸を生成する。 ＮＡＤの１分子はＮＡＤＨに変換される。
4. Α-ケトグルタル酸は脱炭酸され、α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼによってNADの別の分子をNADHに変換し、不安定な化合物であるスクシニルCoAを生成する。
5. スクシニルCoA合成酵素は、グアノシン二リン酸（GDP）に遊離リン酸基を付加する触媒を触媒し、グアノシン三リン酸を生成する。 この過程で、CoA基はスクシニルCoAから放出される。 得られた分子はコハク酸である。
6. コハク酸デヒドロゲナーゼがFADをFADH2に還元すると、コハク酸から二つの水素が放出される。 反応の出力はフマル酸塩である。
7. フマル酸塩へのan-OH基の付加を触媒し、L-リンゴ酸塩を生成する。
8. サイクルの最終反応では、リンゴ酸デヒドロゲナーゼによるL-リンゴ酸の酸化によってオキサロ酢酸が再生される。 ＮＡＤの１分子はＮＡＤＨに変換される。

Krebs cycle enzymes

Krebs cycle enzymesは、ミトコンドリアのマトリックス内に見られる膜タンパク質であり、コハク酸デヒドロゲナーゼはミトコンドリア内膜にロックされた一体膜タンパク質である。

NADは三段階の酸化の間に生成されたプロトンを受け入れるために使用される補綴基であるが、fadはコハク酸デヒドロゲナーゼによって使用される。 これらの還元された補酵素の最終的な運命は、ATPが生成されるとき、内部ミトコンドリア膜に電子輸送連鎖反応を入力することによって再酸化さ

クレブスサイクルの反応の中には熱力学的平衡に近いものがあり、したがって双方向であるものもある。 それらはコハク酸塩、フマル酸塩、リンゴ酸塩およびoxaloacetateを相互変換する酵素を含んでいます。 反応の可逆性は、グルコース合成、脂肪酸およびコレステロール合成、アミノ酸同化、ヌクレオチド、およびヘム生合成のための前駆体の生成を可能にする。

クレブス-サイクルは、身体が消費する全酸素の約3分の2を使用し、エネルギーの約1/2を生成する。 それはgluconeogenesis、transamination、deaminationおよびlipogenesisの役割を担います。 Krebsサイクルの遺伝的異常はほとんど発見されていませんが、おそらくそれは生存にとって重要であるためです。

クレブス周期の進化

クレブス周期のほとんどの酵素は真核生物の核にコードされている。 核遺伝子は進化の間に先祖のミトコンドリア遺伝子から獲得されたと考えられている。 Endosymbiosisとして知られているそのプロセスの間に、細胞は共生関係に住み始めました。

ミトコンドリアと葉緑体はもともと自由に生きていた細胞であり、最終的には他の細胞の中で生活し始めたと考えられています。 このイベントの前に、Krebsサイクル酵素は、ホストとミトコンドリアの単離されたステップとしてのみ動作している可能性があります。

遺伝子導入事象の結果として、異なる細胞区画内の酵素の異なるアイソフォームが生じた可能性がある。 周期のこれらの隔離されたステップが生命に必要な複雑で、重大な周期を形作るために一緒に来たプロセスはまだ理解されていない。

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Catherine Shaffer

Catherine Shaffer博士は、ミシガン州出身のフリーランスの科学と健康ライターです。 彼女は、特に創薬と開発の分野で、ライフサイエンスのトピックに関する貿易と消費者の出版物の多種多様のために書いています。 彼女は生物化学の博士号を取得し、科学の執筆に移行する前に実験室の研究者としての彼女のキャリアを始めました。 彼女はまた、書き込みや小説を出版し、彼女の自由な時間にヨガ、サイクリング、そして彼女のペットの世話を楽しんでいます。

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