Cyklus kyseliny citrónovej - kompaktný lexikón biológie
Kompaktný lexikón biológie: Cyklus kyseliny citrónovej
Cyklus kyseliny citrónovej, Cyklus kyseliny citrónovej, Krebsov cyklus, Cyklus kyseliny trikarboxylovej, Cyklus kyseliny citrónovej, najdôležitejšia cyklická reakčná sekvencia pre konečnú oxidačnú degradáciu bielkovín, tukov a sacharidov na CO2 a H2O. Objavili ju približne v rovnakom čase v roku 1937 H.A. Krebs, G. Martius a F. Knoop (1875 - 1946). CO2 vzniká v C. oxidačnou dekarboxyláciou α-ketokyselín. V súvislosti s dýchacím reťazcom dochádza k energetickej premene na syntézu energeticky bohatého adenozíntrifosfátu (ATP; adenozínfosfát). Okrem vytvárania energie je C. dôležitý aj pre syntézu nového bunkového materiálu; takže je amfibolický. Rôzne dôležité skupiny látok sú odvodené z medziproduktov C. a na C. sa viažu rôzne metabolické cykly. U eukaryotov sa C. nachádza v mitochondriách, kde je štrukturálne a funkčne spojené s dýchacím reťazcom a odbúravaním mastných kyselín. U prokaryotov sú enzýmy C. umiestnené v cytoplazme.
Biologický význam C. spočíva v oxidácii a rozklade acetylovej skupiny acetyl-koenzýmu A na dve molekuly CO2, čím sa uvoľnia štyrikrát dva atómy vodíka, ktoré sa prevedú na NAD + alebo FAD. Regenerácia týchto koenzýmov prebieha prostredníctvom dýchacieho reťazca, pri ktorom sa atómy vodíka oxidujú na vodu. Oxidácie v C. sa uskutočňujú opakovaným pridávaním vody a následnou dehydratáciou podľa empirického vzorca CH3CO - SCoA + 3 H20 → 2 CO2 + 8 [H] + HSCoA. Kyslík nehrá rolu priamo. Počiatočnou reakciou C. je kondenzácia acetyl-CoA s oxaloacetátom, ktorý je katalyzovaný citrátsyntázou. Po absorpcii vody sa vytvorí citrát a voľný koenzým A. Oxaloacetát sa z citrátu regeneruje v ďalších siedmich, niekedy zložitých reakčných krokoch.
Energetická bilancia C: Pri oxidácii acetyl-CoA v C. sa uvoľní celkom 901,7 kJ chemickej energie, z čoho 800,29 kJ pochádza z dýchacieho reťazca, pričom táto energia pochádza z dvoch NADH a jedného FADH2: NADH + 1/2 O2 + H + → NAD + + H2O (ΔG ° = -219,4 kJ; FADH2 + 1/2 O2 → FAD + H2O; GG ° = -151,6 kJ. Časť tejto energie sa používa na syntézu dvanástich molekúl ATP, čo je energetický výťažok. asi 40% celkovej voľnej energie zodpovedá: konkrétne v reakciách 4, 6 a 10 (pozri obr.) prostredníctvom tvorby NADH a jeho následnej oxidácie v dýchacom reťazci trikrát tri molekuly ATP, v reakcii 8 výsledkom Tvorba FADH2 a oxidácia dvoch molekúl ATP plus GTP vznikajúci v reakcii 7, ktorý je energeticky ekvivalentný ATP.
Nariadenie C: ADP/ATP a NAD +/NADH + H + pôsobia ako efektory C., preto je obzvlášť dôležitá regulácia izocitrát dehydrogenázy, alosterického enzýmu. Enzým potrebuje ADP ako aktivátor. ATP a NADPH pôsobia ako inhibítory (pozri tabuľku). Ďalším cieľom regulácie je syntéza oxaloacetátu a citrátu. Oxaloacetát pôsobí ako katalyzátor pri oxidácii acetyl-CoA na CO2 a súčasne pôsobí ako inhibítor sukcinátdehydrogenázy a malátdehydrogenázy. Pretože C. prebieha iba v spojení s dýchacím reťazcom, jeho intenzita je regulovaná aj prívodom kyslíka. Za anaerobiózy tvorba redukovaných koenzýmov NADH a FADH2 zastavuje cyklus kyseliny citrónovej.
Cyklus kyseliny citrónovej: V cykle kyseliny citrónovej sa acetyl-CoA a oxaloacetát pridávajú citrát syntázou (takzvaný kondenzačný enzým), pričom sa CoA odštiepi. V priebehu cyklu sa uvoľňujú 2 CO2 a atómy vodíka sa prenášajú štyrmi rôznymi dehydrogenázami na celkom 3 NAD + a 1 FAD, ktoré odovzdávajú svoj vodík za vzniku ATP v dýchacom reťazci. Pri C. vytvára fosforylácia reťazca substrátu energeticky bohatý GTP, ktorý zodpovedá ATP. Jednotlivé reakcie sú katalyzované nasledujúcimi enzýmami: (1) citrát syntáza, (2) a (3) akonitáza, (4) a (5) izocitrát dehydrogenáza, (6) α-ketoglutarát dehydrogenáza, (7) sukcinát Tiokináza, (8) sukcinátdehydrogenáza, (9) fumaráza, (10) malátdehydrogenáza, (11) izocitrát lyáza, (12) malát syntáza. Svetlé vonkajšie šípky označujú miesta, kde je možné do C. pašovať substráty z iných degradačných ciest. Svetlé čiary v strede ukazujú vzťah medzi C. a glyoxylátovým cyklom, ktorý je funkčný, keď majú bunky ako substrát octan.
Cyklus kyseliny citrónovej: Predpisy v cykle kyseliny citrónovej