Enzimele ciclului Krebs

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

ciclul Krebs, cunoscut și sub numele de ciclul acidului citric, este o serie de reacții enzimatice care eliberează energie din carbohidrații, grăsimile și proteinele stocate.

Credit Imagine: 3d_man /

ciclul Krebs a fost propus pentru prima dată de Hans Adolf Krebs în 1937. Ciclul produce, de asemenea, precursori de aminoacizi și nicotinamidă adenină dinucleotidă redusă (NADH). Este calea metabolică primară pentru toate procesele aerobe din țesutul animal. În eucariote, ciclul Krebs are loc în matricea mitocondrială, în timp ce în procariote, apare în citosol.

etapele ciclului Krebs

acetil-CoA este punctul de plecare pentru ciclul Krebs. De-a lungul celor opt reacții ale ciclului, se produc trei molecule de NADH și una de flavin adenină dinucleotidă (FAD/FADH2). Următoarele sunt pașii din ciclu:

1. acetil-CoA este combinat cu oxaloacetat de citrat sintază, pentru a forma o moleculă de șase carbon. Apoi, molecula de acid citric este eliberată din complexul enzimatic.
2. o moleculă de apă este îndepărtată din poziția 3′ pe acidul citric și adăugată înapoi la locația 4′ de către enzima aconitază rezultând izocitrat.
3. Izocitrat dehidrogenaza catalizează oxidarea unei grupări 4′ -OH de izocitrat pentru a produce alfa-cetoglutarat. O moleculă de NAD este transformată în NADH.
4. Alfa-cetoglutaratul este decarboxilat, transformând o altă moleculă de NAD în NADH, prin alfa-cetoglutarat dehidrogenază, producând succinil CoA, care este un compus instabil.
5. succinil-CoA sintetaza catalizează adăugarea unei grupări fosfat liber la guanozin difosfat (PIB), creând guanozin trifosfat. În acest proces, grupul CoA este eliberat din succinil-CoA. Molecula rezultată este succinat.
6. doi hidrogeni sunt eliberați din succinat atunci când succinat dehidrogenaza reduce FAD la FADH2. Rezultatul reacției este fumaratul.
7. Fumaraza catalizează adăugarea grupării an-OH la fumarat, producând l-malat.
8. în reacția finală a ciclului, oxaloacetatul este regenerat prin oxidarea l-malatului de malat dehidrogenază. O moleculă de NAD este transformată în NADH.

enzimele ciclului Krebs

enzimele ciclului Krebs sunt proteine de membrană care se găsesc în matricea mitocondriilor, cu excepția succinatului dehidrogenazei, care este o proteină de membrană integrală blocată pe membrana mitocondrială interioară.

în timp ce NAD este grupul protetic utilizat pentru a accepta protonii generați în timpul celor trei etape de oxidare, FAD este utilizat de succinat dehidrogenază. Soarta finală a acestor coenzime reduse trebuie reoxidată prin introducerea reacțiilor în lanț de transport de electroni în membrana mitocondrială interioară, când ATP este generat.

unele reacții ale ciclului Krebs sunt apropiate de echilibrul termodinamic și, prin urmare, sunt bidirecționale. Acestea includ enzime interconvertante succinat, fumarat, malat și oxaloacetat. Reversibilitatea reacțiilor permite generarea de precursori pentru sinteza glucozei, sinteza acizilor grași și a colesterolului, anabolismul aminoacizilor, nucleotidele și biosinteza hemului.

ciclul Krebs utilizează aproximativ două treimi din oxigenul total consumat de organism și generează aproximativ un sfert din energie. Acesta joacă un rol în gluconeogeneză, transaminare, deaminare și lipogeneză. Au fost găsite foarte puține anomalii genetice ale ciclului Krebs, posibil pentru că este esențial pentru supraviețuire.

evoluția ciclului Krebs

majoritatea enzimelor ciclului Krebs sunt codificate în nucleu în eucariote. Se crede că genele nucleare au fost dobândite din genele mitocondriale ancestrale în timpul evoluției. În timpul acestui proces, cunoscut sub numele de endosimbioză, celulele au început să trăiască în relații simbiotice.

se presupune că mitocondriile și cloroplastele au fost inițial celule cu viață liberă care în cele din urmă au început să trăiască în interiorul altor celule. Înainte de acest eveniment, enzimele ciclului Krebs ar fi putut funcționa doar ca pași izolați în gazdă și mitocondrii.

diferite izoforme ale enzimelor din diferite compartimente celulare pot apărea ca urmare a evenimentelor de transfer de gene. Procesul prin care acești pași izolați din ciclu s-au reunit pentru a forma un ciclu complex, critic necesar vieții nu este încă înțeles.

lecturi suplimentare

• tot conținutul biochimiei
• o introducere în cinetica enzimatică
• Chiralitatea în biochimie
• izomerii L și D
• reacția de cuplare încrucișată Suzuki-Miyaura

scris de

Dr.Catherine Shaffer

Catherine Shaffer este un scriitor independent de știință și sănătate din Michigan. A scris pentru o mare varietate de publicații comerciale și de consum pe teme de științe ale vieții, în special în domeniul descoperirii și dezvoltării drogurilor. Deține un doctorat în Chimie Biologică și și-a început cariera ca cercetător de laborator înainte de a trece la scrierea științifică. De asemenea, scrie și publică ficțiune, iar în timpul liber se bucură de yoga, ciclism și îngrijirea animalelor de companie.

Citate