Enzymy cyklu Krebsa

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

cykl Krebsa, znany również jako cykl kwasu cytrynowego, jest serią reakcji enzymatycznych, które uwalnia energię ze zmagazynowanych węglowodanów, tłuszczów i białek.

zdjęcie: 3d_man /

cykl Krebsa został po raz pierwszy zaproponowany przez Hansa Adolfa Krebsa w 1937 roku. W cyklu powstają również prekursory aminokwasów i zredukowany dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NADH). Jest podstawowym szlakiem metabolicznym dla wszystkich procesów tlenowych w tkance zwierzęcej. U eukariotów cykl Krebsa odbywa się w matrycy mitochondrialnej, podczas gdy u prokariotów występuje w cytozolu.

etapy cyklu Krebsa

acetylo-CoA jest punktem wyjścia dla cyklu Krebsa. W ciągu ośmiu reakcji cyklu wytwarzane są trzy cząsteczki NADH i jedna z dinukleotydu flawiny adeniny (FAD / FADH2). Poniżej przedstawiono kroki w cyklu:

1. acetylo-CoA łączy się ze szczawiooctanem przez syntazę cytrynianową, tworząc cząsteczkę sześciowęglową. Następnie cząsteczka kwasu cytrynowego jest uwalniana z kompleksu enzymatycznego.
2. cząsteczka wody jest usuwana z pozycji 3′ na kwasie cytrynowym i dodawana z powrotem w pozycji 4′ przez enzym akonitazę, w wyniku czego powstaje izocyt.
3. dehydrogenaza Izoazotanowa katalizuje utlenianie grupy 4′ -OH izoazotanu w celu uzyskania alfa-ketoglutaranu. Jedna cząsteczka NAD jest przekształcana w NADH.
4. Alfa-ketoglutaran jest dekarboksylowany, przekształcając inną cząsteczkę NAD w NADH, przez dehydrogenazę alfa-ketoglutaranu, dając sukcynylowy Coa, który jest niestabilnym Związkiem.
5. syntetaza Sukcynylo-CoA katalizuje dodanie wolnej grupy fosforanowej do difosforanu guanozyny (GDP), tworząc trifosforan guanozyny. W procesie tym grupa CoA jest uwalniana z sukcynylo-CoA. Otrzymaną cząsteczką jest bursztynian.
6. z bursztynianu uwalniane są dwa wodory, gdy dehydrogenaza bursztynianowa redukuje FAD do FADH2. Wynikiem reakcji jest fumaran.
7. Fumaraza katalizuje dodanie grupy an-OH do fumaranu, wytwarzając l-jabłczan.
8. w końcowej reakcji cyklu szczawiooctan jest regenerowany przez utlenianie l-jabłczanu przez dehydrogenazę jabłczanową. Jedna cząsteczka NAD jest przekształcana w NADH.

enzymy cyklu Krebsa

enzymy cyklu Krebsa to białka błonowe znajdujące się w matrycy mitochondriów, z wyjątkiem dehydrogenazy bursztynianowej, która jest integralnym białkiem błonowym zablokowanym do wewnętrznej błony mitochondrialnej.

podczas gdy NAD jest grupą protetyczną używaną do przyjmowania protonów generowanych podczas trzech etapów utleniania, FAD jest używany przez dehydrogenazę bursztynianową. Ostateczny los tych zredukowanych koenzymów ma być ponownie utleniony przez wejście do reakcji łańcuchowych transportu elektronów w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, kiedy powstaje ATP.

niektóre reakcje cyklu Krebsa są bliskie równowadze termodynamicznej i dlatego są dwukierunkowe. Należą do nich enzymy interkonwertujące bursztynian, fumaran, jabłczan i szczawiooctan. Odwracalność reakcji pozwala na wytwarzanie prekursorów do syntezy glukozy, syntezy kwasów tłuszczowych i cholesterolu, anabolizmu aminokwasów, nukleotydów i biosyntezy hemu.

cykl Krebsa zużywa około dwóch trzecich całkowitego tlenu zużywanego przez organizm i generuje około ⅔ energii. Odgrywa rolę w glukoneogenezie, transaminacji, deaminacji i lipogenezie. Bardzo niewiele nieprawidłowości genetycznych cyklu Krebsa zostały znalezione, być może dlatego, że jest to kluczowe dla przeżycia.

Ewolucja cyklu Krebsa

większość enzymów cyklu Krebsa jest kodowana w jądrze u eukariotów. Uważa się, że geny jądrowe zostały nabyte z genów mitochondrialnych przodków podczas ewolucji. Podczas tego procesu, znanego jako endosymbioza, komórki zaczęły żyć w związkach symbiotycznych.

przypuszcza się, że mitochondrion i chloroplast były pierwotnie wolnymi komórkami, które ostatecznie zaczęły żyć wewnątrz innych komórek. Przed tym zdarzeniem enzymy cyklu Krebsa mogły działać tylko jako izolowane etapy w gospodarzu i mitochondriach.

w wyniku przenoszenia genów mogły powstać różne izoformy enzymów w różnych przedziałach komórkowych. Proces, w którym te pojedyncze etapy cyklu połączyły się w złożony, krytyczny cykl niezbędny do życia, nie jest jeszcze zrozumiany.

Czytaj dalej

• Cała zawartość Biochemii
• Wprowadzenie do kinetyki enzymów
• Chiralność w biochemii
• izomery L I D
• reakcja sprzęgania krzyżowego Suzuki-Miyaura

Written by

Dr Catherine Shaffer

Catherine Shaffer jest niezależnym naukowcem i pisarzem zdrowia z Michigan. Pisała dla wielu publikacji branżowych i konsumenckich na tematy związane z naukami przyrodniczymi, w szczególności w dziedzinie odkrywania i rozwoju leków. Posiada doktorat z chemii biologicznej i rozpoczęła karierę jako badacz laboratoryjny przed przejściem do pisania naukowego. Pisze i publikuje beletrystykę, a w wolnym czasie lubi jogę, jazdę na rowerze i opiekę nad zwierzętami.

cytowania