" pierwsza część
Enzymem, który katalizuje czwarty etap cyklu Krebsa, jest dehydrogenaza α-ketoglutaranu; Enzym ten jest kompleksem enzymatycznym bardzo podobnym do dehydrogenazy pirogronianowej. Oba składają się z 48-60 białek, w których rozpoznawane są trzy różne aktywności enzymatyczne i mają te same kofaktory enzymatyczne; są bardzo podobnymi enzymami, ponieważ działają na podobne substraty: zarówno pirogronian, jak i l"α-ketoglutaran, są α- ketokwasy. Mechanizm działania obu kompleksów enzymatycznych jest taki sam.
Atak pirofosforanu tiaminy na karbonyl (C = O) „α-ketoglutaran, prowadzi do jego dekarboksylacji i powstaje pochodna karboksyhydroksypropylowa. Z późniejszym przeniesieniem do lipoamidu zachodzi wewnętrzny proces redoks, z którego otrzymuje się karboksylopochodną lipoamidu lub sukcynylolipoamid.
Sukcynylolipoamid reaguje następnie z koenzymem A dając sukcynylo-koenzym A (który jest kontynuowany w cyklu Krebsa) i zredukowany lipoamid, który jest ponownie utleniany przez FAD: utworzony FADH2 jest ponownie utleniany przez NAD+ i otrzymuje się NADH. Na tym etapie miała więc miejsce druga eliminacja węgla ze szkieletu węglowego w postaci dwutlenku węgla.
Grupa acylowa połączona z koenzymem A jest w formie aktywowanej, to znaczy ma wysoką zawartość energii: dlatego możliwe jest wykorzystanie energii sukcynylokoenzymu A.
W piątym etapie cyklu Krebsa sukcynylokoenzym A poddawany jest działaniu tiokinaza sukcynylowa; postawiono dwie hipotezy dotyczące jego sposobu działania: opiszemy tylko jedną z dwóch, ponieważ jest najbardziej akredytowana.Zgodnie z tą hipotezą, sukcynylokoenzym A jest atakowany przez azot histydyny (Hys) enzymu: koenzym A jest uwalniany i jako związek pośredni powstaje addukt pochodzący z histydyny, czyli sukcynyloenzym (lub sukcynylo-Hys). ), ortofosforan działa na ten związek pośredni, prowadząc do uwolnienia bursztynianu i utworzenia fosfoenzymu.Fosfoenzym atakowany przez difosforan guanozyny (GDP) wytwarza trifosforan guanozyny (GTP) i enzym jest uwalniany. Z energetycznego punktu widzenia GTP = ATP: wiązanie dostarczające energię jest takie samo w obu gatunkach (jest to wiązanie bezwodnikowe między fosforylem Β a fosforylem γ). W niektórych przypadkach GTP jest używany jako materiał o wysokiej zawartości energii, ale zwykle GTP jest przekształcany w ATP w wyniku działania enzymu nukleozydowa kinaza difosfo (NDPK); jest enzymem występującym w komórkach i katalizuje następującą reakcję:
N1TP + N2DP → N1DP + N2TP
Ogólny trifosforan nukleozydu NiTP®
Ogólny difosforan nukleozydu NiDP®
Jest to reakcja odwracalna; w naszym przypadku zdarza się:
GTP + ADP → PKB + ATP
dlatego może przebiegać w prawo lub w lewo nawet przy niewielkich zmianach stężeń odczynników.
Jeśli cykl Krebsa przebiega z taką szybkością, że prowadzi do wytwarzania ATP wyższego niż zapotrzebowanie energetyczne, dostępność ADP jest ograniczona, podczas gdy ATP jest dużo: reakcja katalizowana przez kinazę nukleozydowo-difosforową jest zatem: skierowany w lewo (GTP akumuluje się, jeśli nukleozydowa kinaza difosforowa nie ma wystarczającego substratu, czyli ADP). GTP jest zatem sygnałem dostępności energii i dlatego spowalnia cykl Krebsa.
Szósty etap cyklu Krebsa prowadzi do powstania fumaranu w wyniku działania dehydrogenaza bursztynianowa; Enzym ten daje reakcję stereospecyficzną, ponieważ zawsze powstaje nienasycony (jest to alken) trans, tj. fumaran (podczas gdy izomer cis jest maleinianem). Dehydrogenaza bursztynianowa znajduje się na wewnętrznej błonie mitochondrialnej, podczas gdy wszystkie inne enzymy cyklu Krebsa są rozproszone po całym mitochondrium.
Dehydrogenaza bursztynianowa ma FAD jako kofaktor; jest hamowany przez szczawiooctan (inhibicja sprzężenia zwrotnego), podczas gdy jako pozytywny modulator (aktywator) ma bursztynian i fumaran. jego aktywator. Spróbujmy zrozumieć dlaczego, przechodząc do ostatniego etapu cyklu Krebsa. Ostatni etap cyklu Krebsa. Cykl Krebsa wymaga energii, więc jedyną możliwością uzyskania szczawiooctanu od pacjenta jest to, że stężenie u pacjenta jest bardzo wysokie: jabłczan jest jednym z metabolitów o najwyższym stężeniu w komórkach.Reakcja przekształcająca jabłczan w szczawiooctan jest również fakt, że stężenie szczawiooctanu jest utrzymywane na niskim poziomie dzięki działaniu syntazy cytrynianowej. Reakcja katalizowana przez dehydrogenazę bursztynianową jest więc reakcją samozasilania i tylko w ten sposób może nastąpić przemiana jabłczanu w szczawiooctan.
Stężenie jabłczanu mitochondrialnego musi być zgodne ze stężeniem jabłczanu cytoplazmatycznego: tylko wtedy, gdy stężenie jabłczanu mitochondrialnego jest na tyle wysokie, że gwarantuje konwersję jabłczanu do szczawiooctanu (w cyklu Krebsa), wówczas jabłczan może być również stosowany w inne drogi (które są cytoplazmatyczne): w cytoplazmie jabłczan może zostać przekształcony w szczawiooctan, z którego można uzyskać asparaginian poprzez działanie GOT (jest to transaminaza) lub glukozy poprzez glukoneogenezę.
Wracamy do siódmego etapu cyklu Krebsa katalizowanego przez enzym fumarasi: woda jest dodawana w sposób stereospecyficzny, aby wytworzyć L-jabłczan.
W ostatnim etapie cyklu Krebsa, o którym już mówiliśmy, akcja dehydrogenaza jabłczanowa. Enzym ten wykorzystuje cząsteczkę NAD + do swojego działania katalitycznego.
W ten sposób zakończyliśmy opis poszczególnych etapów cyklu Krebsa.
Cykl Krebsa jest całkowicie odwracalny.
Aby zwiększyć szybkość cyklu Krebsa, można zwiększyć stężenie metabolitów obecnych w tym cyklu; jedna ze strategii zwiększania szybkości cyklu Krebsa polega na zamianie części wchodzącego do mitochondriów pirogronianu w szczawiooctan (pod wpływem karboksylazy pirogronianowej), a nie przekształceniu go w całości w acetylokoenzym A: w ten sposób zwiększa się stężenie szczawiooctanu, który jest metabolitem cyklu Krebsa i dlatego zwiększa szybkość całego cyklu.
W cyklu Krebsa trzy NAD+ są przekształcane w trzy NADH i jeden FAD w FADH2, a ponadto uzyskuje się GTP: przez skierowanie mocy redukującej uzyskanej z cyklu Krebsa, wytwarzany jest dalszy ATP; w łańcuchu oddechowym siła redukująca jest przenoszona z NADH i FADH2 na tlen: transfer ten jest spowodowany szeregiem enzymów zlokalizowanych na błonie mitochondrialnej, które w swoim działaniu prowadzą do produkcji ATP.
Procesy łańcucha oddechowego są procesami egzergicznymi, a uwolniona energia jest wykorzystywana do produkcji ATP, celem komórki jest wykorzystanie procesów egzergicznych do syntezy ATP. Dla każdej cząsteczki NADH, która wchodzi do łańcucha oddechowego, otrzymuje się 2,5 cząsteczki ATP, a dla każdej FADH2 1,5 cząsteczki ATP; ta różnorodność wynika z faktu, że FADH2 wchodzi do łańcucha oddechowego na niższym poziomie niż NADH.
Przy mocy redukującej metabolizm tlenowy 30-32 ATP (219-233 kcal/mol) uzyskuje się z wydajnością około 33% (wydajność metabolizmu beztlenowego wynosi około 2%).
