Krebsov ciklus

" prvi dio

Enzim koji katalizira četvrtu fazu Krebsovog ciklusa je α-keto glutarat dehidrogenaza; ovaj enzim je enzimski kompleks vrlo sličan piruvat dehidrogenazi. Oba se sastoje od 48-60 proteina u kojima su prepoznate tri različite enzimske aktivnosti i također imaju iste enzimske kofaktore; su vrlo slični enzimi jer djeluju na slične podloge: i piruvat i l "α-keto glutarat, su α- keto kiseline. Mehanizam djelovanja dva enzimska kompleksa je isti.
Napad tiamin pirofosfata na karbonil (C = O) "α-ketoglutarat, dovodi do njegove dekarboksilacije i nastaje karboksihidroksi propil derivat. S naknadnim prijenosom u lipoamid, odvija se unutarnji redoks proces iz kojeg se dobiva lipoamid karboksi-derivat ili sukcinil lipoamid.
Sukcinil lipoamid tada reagira s koenzimom A dajući sukcinil koenzim A (koji se nastavlja u Krebsovom ciklusu) i reducirani lipoamid koji se ponovno oksidira FAD -om: nastali FADH2 ponovno oksidira pomoću NAD + i dobiva se NADH. U ovoj se fazi, dakle, dogodilo drugo uklanjanje ugljika iz ugljikovodičnog kostura, u obliku ugljičnog dioksida.

Acilna skupina povezana s koenzimom A nalazi se u aktiviranom obliku, odnosno ima visok sadržaj energije: stoga je moguće iskoristiti energiju sukcinil koenzima A.

U petoj fazi Krebsovog ciklusa, sukcinil koenzim A je podvrgnut djelovanju sukcinil tiokinaza; postavljene su dvije hipoteze o načinu njezina djelovanja: opisat ćemo samo jednu od dvije jer je najakreditiranija. Prema ovoj hipotezi, sukcinil koenzim A napada dušik histidina (Hys) enzima: oslobađa se koenzim A i nastaje adukt izveden iz histidina kao međuprodukt, to jest sukcinil-enzim (ili sukcinil-Hys ); ortofosfat djeluje na ovaj međuprodukt, što dovodi do oslobađanja sukcinata i stvaranja fosfoenzima. Fosfoenzim, napadnut gvanozin difosfatom (BDP), proizvodi guasnozin trifosfat (GTP) i enzim se oslobađa. S energetskog gledišta GTP = ATP: veza koja daje energiju ista je u obje vrste (to je anhidridna veza između fosforila Β i fosforila γ). U nekim se slučajevima GTP koristi kao materijal s visokim udjelom energije, no obično se GTP pretvara u ATP djelovanjem enzima nukleozid difosfo kinaza (NDPK); je enzim koji se nalazi u stanicama i katalizira sljedeću reakciju:

N1TP + N2DP → N1DP + N2TP

Generički NiTP ® nukleozid trifosfat
Generički NiDP ® nukleozid difosfat

To je reverzibilna reakcija; u našem slučaju događa se:

GTP + ADP → BDP + ATP

stoga se može nastaviti desno ili lijevo čak i za male varijacije u koncentracijama reagensa.
Ako se Krebsov ciklus odvija takvom brzinom da dovodi do proizvodnje ATP -a veće od energetske potrebe, postoji nedovoljna dostupnost ADP -a dok ima mnogo ATP -a: reakcija koju katalizira nukleozid difosfokinaza je, tada, usmjeren ulijevo (GTP se nakuplja ako nukleozid difosfo kinaza nema dovoljno supstrata, tj. ADP). GTP je stoga signal dostupnosti energije i stoga usporava Krebsov ciklus.
Šesta faza krebsovog ciklusa dovodi do stvaranja fumarata djelovanjem sukcinat dehidrogenaza; ovaj enzim daje stereospecifičnu reakciju jer se uvijek stvara nezasićen (to je alken) trans, tj. fumarat (dok je cis izomer maleat). Sukcinat dehidrogenaza se nalazi na unutarnjoj membrani mitohondrija, dok su svi ostali enzimi krebsovog ciklusa raspršeni po mitohondriju.
Sukcinat dehidrogenaza ima FAD kao kofaktor; inhibira ga oksaloacetat (povratna inhibicija) dok ima sukcinat i fumarat kao svoj pozitivni modulator (aktivator). njegov aktivator. Pokušajmo shvatiti zašto, skokom na završnu fazu krebsovog ciklusa. Završna faza Krebsov ciklus zahtijeva energiju pa je jedina mogućnost dobivanja oksaloacetata od pacijenta ta da je koncentracija pacijenta vrlo visoka: malat je jedan od metabolita s najvećom koncentracijom u stanicama. Reakciji koja pretvara malat u oksaloacetat također pogoduje činjenica da se koncentracija oksaloacetata održava niskom djelovanjem citrat sintaze.Reakcija koju katalizira sukcinat dehidrogenaza je, dakle, reakcija samohranjivanja i to je jedini način da se dogodi transformacija malata u oksaloacetat.
Koncentracija mitohondrijskog malata mora biti kompatibilna s koncentracijom citoplazmatskog malata: samo ako je koncentracija mitohondrijskog malata toliko visoka da jamči pretvorbu malata u oksaloacetat (u Krebsovom ciklusu), tada se malat može koristiti i u drugi načini (koji su citoplazmatski): u citoplazmi se malat može pretvoriti u oksaloacetat iz kojeg se može dobiti aspartat djelovanjem GOT -a (to je transaminaza) ili glukoze putem glukoneogeneze.
Vraćamo se na sedmu fazu krebsovog ciklusa koju katalizira enzim fumarasi: voda se dodaje na stereospecifičan način za stvaranje L-malata.
U posljednjoj fazi Krebsovog ciklusa, o kojoj smo već govorili, radnja malat dehidrogenaza. Ovaj enzim koristi molekulu NAD + za svoje katalitičko djelovanje.
Tako smo zaključili opis različitih faza ciklusa krebsa.
Krebsov ciklus je potpuno reverzibilan.

Kako bi se povećala brzina krebsovog ciklusa, može se povećati koncentracija metabolita prisutnih u tom ciklusu; jedna od strategija za povećanje brzine krebsovog ciklusa sastoji se u pretvaranju dijela piruvata koji ulazi u mitohondrije u oksaloacetat (djelovanjem piruvat karboksilaze), a ne pretvaranju svega u acetil koenzim A: čime se povećava koncentracija oksaloacetata je metabolit krebsovog ciklusa i stoga povećava brzinu cijelog ciklusa.

U kreb ciklusu tri NAD + se pretvaraju u tri NADH i jedan FAD u FADH2 i, štoviše, dobiva se GTP: kanaliziranjem redukcijske snage dobivene iz ciklusa krebsa proizvodi se daljnji ATP; u respiratornom lancu reducirajuća snaga prenosi se iz NADH i FADH2 u kisik: ovaj prijenos je posljedica niza enzima smještenih na mitohondrijskoj membrani koji svojim djelovanjem dovode do stvaranja ATP -a.
Procesi respiratornog lanca su eksergonski procesi, a oslobođena energija se koristi za proizvodnju ATP -a; svrha stanice je iskoristiti eksergonske procese za sintezu ATP -a. Za svaku molekulu NADH koja ulazi u respiratorni lanac dobije se 2,5 molekula ATP -a, a za svaki FADH2 1,5 molekula ATP -a; ta je raznolikost posljedica činjenice da FADH2 ulazi u respiratorni lanac na nižoj razini od NADH.
Uz smanjenje snage aerobnog metabolizma, dobiva se 30-32 ATP (219-233 kcal / mol) s učinkovitošću od oko 33% (učinkovitost anaerobnog metabolizma je oko 2%).