Krebs -ciklus

" első rész

A kreb -ciklus negyedik szakaszát katalizáló enzim az α-keto-glutarát-dehidrogenáz; ez az enzim a piruvát -dehidrogenázhoz nagyon hasonló enzimkomplex. Mindkettő 48-60 fehérjéből áll, amelyekben három különböző enzimatikus aktivitást ismernek fel, és ugyanolyan enzimatikus kofaktorokkal rendelkeznek; nagyon hasonló enzimek, mert hasonló szubsztrátokra hatnak: mind a piruvátra, mind az l -re "α-keto glutarát, vannak α- keto savak. A két enzimatikus komplex hatásmechanizmusa azonos.
A tiamin -pirofoszfát támadása a karbonil (C = O)α-ketoglutarát, dekarboxilezéséhez vezet, és karboxi -hidroxi -propil -származék keletkezik. Ezt követően a lipoamidra történő átvitel során egy belső redox folyamat megy végbe, amelyből a lipoamid-karboxi-származékot vagy szukcinil-lipoamidot kapjuk.
A szukcinil -lipoamid ezután a koenzimmel A reagálva szukcinil -koenzimet A -t (amely a krebs -ciklusban folytatódik) és a redukált lipoamidot kapja, amelyet a FAD újra oxidál: a képződött FADH2 -t újra oxidálja a NAD + és a NADH. Ebben a szakaszban tehát megtörtént a szén eltávolítása a széntartalmú vázból, szén -dioxid formájában.

Az A koenzimhez kapcsolódó acilcsoport aktivált formában van, vagyis magas az energiatartalma: ezért lehetséges a szukcinil -koenzim A energiájának kiaknázása.

A krebs -ciklus ötödik szakaszában a szukcinil -koenzim A hatásának van kitéve szukcinil -tiokináz; két hipotézis fogalmazódott meg a hatásmódjával kapcsolatban: a kettő közül csak egyet írunk le, mert az a leginkább akkreditált. E hipotézis szerint a szukcinil-koenzimet az enzim hisztidin (Hys) nitrogénje támadja meg: az A-koenzim felszabadul, és a hisztidinből származó addukt képződik köztes termékként, azaz a szukcinil-enzim (vagy szukcinil-Hys) ); egy ortofoszfát hat erre az intermedierre, ami szukcinát felszabadulásához és a foszfoenzim képződéséhez vezet. A guanozin -difoszfát (GDP) által megtámadott foszfoenzim guazozin -trifoszfátot (GTP) termel, és az enzim felszabadul. Energetikai szempontból GTP = ATP: az energiát biztosító kötés mindkét fajnál azonos (ez a foszforil -Β és γ -foszforil közötti anhidrid -kötés). Bizonyos esetekben a GTP -t magas energiatartalmú anyagként használják, de általában a GTP -t ATP -vé alakítják az enzim hatására nukleozid -difoszfo -kináz (NDPK); egy enzim, amely a sejtekben található, és katalizálja a következő reakciót:

N1TP + N2DP → N1DP + N2TP

Általános NiTP ® nukleozid -trifoszfát
Általános NiDP ® nukleozid -difoszfát

Ez visszafordítható reakció; a mi esetünkben ez történik:

GTP + ADP → GDP + ATP

ezért jobbra vagy balra is elmozdulhat a reagensek koncentrációjának kis eltérései esetén is.
Ha a Krebs -ciklus olyan sebességgel halad, hogy az energiaigénynél magasabb ATP -termelést eredményez, akkor kevés ADP áll rendelkezésre, miközben sok ATP van: a nukleozid -difoszfokináz által katalizált reakció, balra irányul (a GTP felhalmozódik, ha a nukleozid -difoszfokináz nem rendelkezik elegendő szubsztráttal, azaz ADP -vel). A GTP tehát az energia rendelkezésre állásának jele, ezért lelassítja a kreb -ciklust.
A krebs -ciklus hatodik szakasza a fumarát képződéséhez vezet szukcinát -dehidrogenáz; ez az enzim sztereospecifikus reakciót ad, mivel a telítetlen (alkén) transz mindig keletkezik, azaz a fumarát (míg a cisz -izomer a maleát). A szukcinát -dehidrogenáz a belső mitokondriális membránon található, míg a Krebs -ciklus összes többi enzime szétszóródik a mitokondriumban.
A szukcinát -dehidrogenáz kofaktorként FAD -ot tartalmaz; gátolja az oxaloacetát (visszacsatolás gátlása), miközben szukcinátot és fumarátot tartalmaz, mint pozitív modulátort (aktivátort). aktivátorát. Próbáljuk megérteni, miért, a krebs-ciklus utolsó szakaszába ugrva. Az utolsó szakasz A Krebs -ciklus energiát igényel, így az oxaloacetát páciensből való megszerzésének egyetlen lehetősége az, hogy a beteg koncentrációja nagyon magas: a malát az egyik metabolit, amely a legnagyobb koncentrációban van a sejtekben. A malátot oxaloacetáttá alakító reakciót is előnyben részesíti az a tény, hogy az oxaloacetát koncentrációját a citrát szintetáz hatása alacsonyan tartja.A szukcinát-dehidrogenáz által katalizált reakció tehát önellátó reakció, és ez az egyetlen módja annak, hogy a malát oxaloacetáttá alakuljon.
A mitokondriális malát koncentrációjának összeegyeztethetőnek kell lennie a citoplazmatikus malát koncentrációjával: csak akkor, ha a mitokondriális malát koncentrációja olyan magas, hogy garantálja a malát oxaloacetáttá való átalakulását (a Krebs -ciklusban), akkor a malát is használható más módokon (amelyek citoplazmatikusak): a citoplazmában a malát oxaloacetáttá alakítható, amelyből GOT (ez egy transzamináz) vagy glükóz segítségével glükoneogenezis útján nyerhető aszpartát.
Visszatérünk a Krebs -ciklus hetedik szakaszához, amelyet az enzim katalizál fumarasi: vizet adnak hozzá sztereospecifikus módon az L-malát előállításához.
A Krebs -ciklus utolsó szakaszában, amelyről már beszéltünk, az akció a malát -dehidrogenáz. Ez az enzim NAD + molekulát használ katalitikus hatására.
Ezzel befejeztük a krebs -ciklus különböző szakaszainak leírását.
A Krebs -ciklus teljesen visszafordítható.

A krebs -ciklus sebességének növelése érdekében növelhető az adott ciklusban jelen lévő metabolitok koncentrációja; A Krebs -ciklus gyorsításának egyik stratégiája abban áll, hogy a mituvondriumokba belépő piruvát egy részét oxaloacetáttá alakítják (a piruvát -karboxiláz hatására), és nem alakítják át acetil -koenzim A -vé: ezáltal növeli az oxaloacetát koncentrációját. a Krebs -ciklus metabolitja, ezért növeli az egész ciklus sebességét.

A krebs -ciklusban három NAD + három NADH -vé, egy FADH2 -vé alakul FADH2 -vé, és ezenkívül GTP -t is kapunk: a krebs -ciklusból kapott redukáló teljesítmény csatornázásával további ATP keletkezik; a légzőláncban a redukáló erő a NADH -ból és a FADH2 -ből oxigénbe kerül: ez az átvitel a mitokondriális membránon található enzimek sorának köszönhető, amelyek hatásuk során ATP -termeléshez vezetnek.
A légzési lánc folyamatai exergonikus folyamatok, és a felszabadult energiát ATP előállítására használják fel; a sejt célja az exergonikus folyamatok kiaknázása az ATP szintézisének megvalósításához. A NADH minden molekulájához, amely belép a légzőláncba, 2,5 ATP molekulát kapunk, és minden FADH2 esetében 1,5 ATP molekulát. ez a sokféleség annak köszönhető, hogy a FADH2 a NADH -nál alacsonyabb szinten lép be a légzőláncba.
Az aerob anyagcsere redukáló erejével 30-32 ATP-t (219-233 kcal / mol) kapunk körülbelül 33% -os hatékonysággal (az anaerob anyagcsere hatékonysága körülbelül 2%).