cykl kwasów tri-karboksylowych = tca = cykl krebsa = cykl kwasu cytrynowego
Post on 02-Feb-2016
94 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Cykl Kwasów Tri-karboksylowych
=TCA
= Cykl Krebsa
=Cykl Kwasu Cytrynowego
Miejsce cyklu Krebsa
na mapie metabolicznej
Uproszczony schemat cyklu
Krebsa
(8 etapów)
Dwie drogi wejścia pirogronianu do cyklu kwasów trikarboksylowych (wątroba)
Pirogronian
Szczawiooctan Acetylo-CoA
Karboksylaza pirogronianowaKarboksylaza pirogronianowa używa kowalencyjnie przyłączonej biotyny jako kofaktora dwuetapowej reakcji karboksylacji pirogronianu. Biotyna jest najpierw łączona z CO2 pochodzącym od węglanu, (przy zużyciu ATP). Grupa karboksylowa jest następnie przenoszona przez karboksybiotynę na drugie miejsce katalityczne, gdzie pirogronian jest przekształcany w szczawiooctan.
Reakcja katalizowana przez dehydrogenazę pirogronianową
Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej składa się z trzech białek o różnych aktywnościach. Zwróć uwagę
na 5 różnych kofaktorów tego złożonego procesu.
Pirogronian
Acetylo-CoA
Kwas Liponowy pełni tu funkcję ramienia przenoszącego pozostałą po dekarboksylacji
pirogronianu resztę hydroksyetylową, pomiędzy podjednostkami E1 i E3, katalizującymi kolejne etapy
reakcjifragment pirgronianu
Utleniony Liponian
Tiamina
Syntaza Cytrynianowa
Cytrynian powstaje w reakcji katalizowanej przez syntazę cytrynianową ze szczawiooctanu i acetylo-CoA. Mechanizm polega na ataku nukleofilowym karboanionu acetylo-CoA na węgiel karbonylowy szczawiooctanu, po czym dochodzi do hydrolizy wiązania tioestrowego.
Reakcje katalizowane przez Akonitazę
Kwas Cytrynowy Kwas akonitowy Kwas izocytrynowy
Akonitaza (Hydrataza akonitanowa; EC 4.2.1.3 ) jest enzymem katalizującym stereo-specificzną izomeryzację cytrynianu do izocytrynianu poprzez związek pośredni – kwas cis-akonitowy.
+ H2O-H2O
Kofaktorem Akonitazy jest zespół Fe3S4
Akonitaza (kont.) Akonitaza zawiera zespół żelazowo-siarkowy złożony z
trzech atomów żelaza i czterech atomów siarki, ułożonych w strukturę bliską kubicznej. Zespół ten jest umocowany w białku przez grupy tiolowe trzech reszt cysteiny. Brak mu jednego z narożników sześcianu. W tym właśnie miejscu wiązany jest jon F2+, odpowiedzialny za aktywację akonitazy. Ten atom koordynacyjnie wiąże C-3 karboksylu oraz grupę hydroksylową cytrynianu. Działa więc jako kwas Lewisa: przyłączając parę elektronów grupy hydroksylowej, ułatwia odłączenie całej reszty.
Reakcja netto nie jest typu redoksowego!
Dehydrogenaza Isocytrynianowa (pierwsza reakcja redoksowa cyklu)
Dehydrogenaza Isocytrynianowa (IDH) jest enzymem cyklu pośrednio współdziałającym z łańcuchem oddechowym. Jest odpowiedzialna za odwracalne przekształcanie izocytrynianu w -ketoglutaran i CO2, w dwuetapowej reakcji. Pierwszym etapem jest utlenienie izocytrynianu do szczawiobursztynianu. W drugim etapie reakcji szczawiobursztynian traci swój -karboksyl jako CO2 .
Tlenowa dekarboksylacja -ketoglutaranu
Kompleks dehydrogenazy -ketoglutaranowej
-Ketoglutaran jest oksydacyjnie dekarboksylowany do bursztynylo-CoA przez dehydrogenazę -ketoglutaranową. W tej reakcji powstaje druga już cząsteczka CO2 cyklu Krebsa, oraz cząsteczka NADH. Ten kompleks wielo-enzymatyczny jest bardzo podobny do kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej zarówno pod względem składu białkowego, rodzaju kofaktorów, jak i mechanizmu działania.
Tak samo jak PDH, reakcja -KGDH przebiega z wysoką standardową zmianą energii swobodnej Gibbsa. Reakcja jest regulowana proporcjami stężeń NAD+/NADH oraz ATP/ADP.
Reakcja i kofaktory tlenowej dekarboksylacji -ketoglutaranu
Tiokinaza bursztynianowa (reakcja)
Tiokinaza bursztynylowa (Syntetaza bursztynylo - CoA)
Konwersja wysokoenergetycznego bursztynylo-CoA do wolnego bursztynianu biegnie z udziałem enzymu zdolnego do syntezy wysokoenergetycznego nukleotydu trifosforanowego. Taki proces zwiemy fosforylacją substratową. Powstaje wtedy połączenie enzym -wysokoenergetyczny związek pośredni. Dopiero z niego „wysoko energetyczna reszta fosforanowa” jest przenoszona na GDP. Powstały w ten sposób mitochondrialy GTP podlega trans-fosforylacji katalizowanej przez nukleozydo-difosfo-kinazę z cząsteczką ADP, i wytworzenie ATP. Cząsteczka GTP jest odtwarzana potem w kolejnym obrocie cyklu.
Dehydrogenaza Bursztynianowa (SDH)
Katalizuje utlenienie bursztynianu do fumaranu z równoczesną redukcją kowalencyjnie związanego z białkiem FAD, oraz żelaza niehemowego. W komórkach ssaków końcowym akceptorem elektronów jest koenzym Q.
Dehydrogenaza bursztynianowa (SDH, Kompleks II)
Skład: Cztery podjednostki białkowe (A,B,C,D) oraz następujące przenośniki elektronów:
FADH2,
zespoły Fe-S,
hem b560,
ubichinon.
Fumaraza (hydrataza fumaranowa)
Katalizuje katalizuje uwodnienie fumaranu do kwasu jabłkowego.
Dehydrogenaza jabłczanowa (MDH)
Katalizuje odwracalną reakcję utlenienia jabłczanu do szczawiooctanu przy standardowej zmianie energii swobodnej około +7 kcal/mol. Natomiast syntaza cytrynianowa, katalizująca reakcję kondensacji acetylo-CoA ze szczawiooctanem, zachodzi przy standardowej wielkości g równej około -8 kcal/mol. Zatem to ten enzym „ciągnie” reakcję MDH w kierunku szczawiooctanu.
Reacja dehydrogenazy jabłczanowej
Sumaryczne równanie cyklu kwasów trikarboksylowych:
Acetylo-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O
2CO2 + 3NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + HSCoA
Energetyka cyklu Krebsa w sprzężeniu z łańcuchem oddechowym. Obliczanie energii zmagazynowanej w
postaci ATPW całym cyklu są: 3 utlenienia z NAD
1 utlenienie z FAD
1 fosforylacja substratowa
Produkcja ATP sprzężona z tymi procesami wynosi odpowiednio:
3 x 2,5 = 7,5 cząsteczek ATP
1 x 1,5 = 1,5 cząsteczek ATP
1 x 1 = 1 GTP (= 1 cząsteczka ATP)
W sumie = 10 cząsteczek ATP (utworzone z ADP) przy spaleniu jednej reszty octanowej do H2O i CO2
Jest to równoważne 310 kJ w warunkach standardowych.
Cykl kwasów trikarboksylowych jest przemianą amfiboliczną, czyli zarówno:
Kataboliczną jak i
Anaboliczną
Związki z wielu przemian są katabolizowane lub przekształcane w cyklu cytrynianowym
Cykl cytrynianowy jako źródło prekursorów szlaków biosyntezy
Regulacja cyklu cytrynianowego Regulacja tego cyklu odbywa się zarówno na wejściu
jak i na poziomie samego cyklu. „Paliwo” dla tej przemiany wchodzi głównie pod postacią acetylo-CoA. Pochodzi on ze wszystkich trzech szlaków katabolicznych: lipidów, węglowodanów, aminokwasów. Jednak najistotniejszym jest źródło węglowodanowe, czyli kompleks dehydrogenazy pirogronianowej.
PDH jest hamowana przez wysokie stężenia acetylo-CoA i NADH, aktywowana przez wolny CoA (CoASH) and NAD+. Mechanizm tej regulacji polega na użyciu odpowiedniej kinazy i fosfatazy. Fosforylacja PDH hamuje aktywność kompleksu, prowadząc do obniżenia tempa utleniania pirogronianu. PDH kinaza jest aktywowana przez NADH i acetyl-CoA, a hamowana przez pirogronian, ADP, CoASH, Ca2+ i Mg2+. PDH fosfataza, jest aktywowana jonami Mg2+ i Ca2+.
top related