Principy Biochemie/Krebsův cyklus nebo cyklus kyseliny Citrónové
Citrát synthaseEdit
enzym citrát syntázy (E. C. 2.3.3.1 ) existuje téměř ve všech živých buňkách a stojí jako tempo tvorby enzymu v prvním kroku Cyklu Kyseliny Citrónové (nebo Krebsův Cyklus). Citrát syntáza je lokalizována v eukaryotických buňkách v mitochondriální matrici, ale je kódována spíše jadernou DNA než mitochondriální. Syntetizuje se pomocí cytoplazmatických ribozomů a pak se transportuje do mitochondriální matrice. Citrátsyntáza se běžně používá jako kvantitativní enzymový marker pro přítomnost intaktních mitochondrií.Citrát syntáza katalyzuje kondenzační reakce dvou-oxid acetát zbytky z acetyl-koenzymu A a molekula čtyři-oxid oxalacetátu tvoří šest-uhlíku citrát.Oxaloacetát bude regenerován po dokončení jednoho kola Krebsova cyklu.
-
Oxaloctová kyselina
-
kyselina Citronová
acetyl-CoA + oxalacetát + H2O → citrát + CoA-SH
Oxalacetát je první substrát se váže na enzym. To indukuje enzym ke změně jeho konformace a vytváří vazebné místo pro acetyl-CoA. Teprve když se tento citroyl-CoA vytvoří, způsobí další konformační změna hydrolýzu thioesteru a uvolní koenzym A. Tím je zajištěno, že energie uvolněná ze štěpení thioesterovy vazby bude řídit kondenzaci.
AconitaseEdit
Aconitáza (aconitát hydratáza; EC 4.2.1.3) je enzym, který katalyzuje stereo-specifické izomerace citrátu na isocitrate přes cis-aconitate v trikarboxylová cyklu, non-redox-aktivní proces.
Isocitrate dehydrogenaseEdit
Isocitrate dehydrogenáza (EC 1.1.1.42) a (ES 1.1.1.41), také známý jako IDH, je enzym, který se účastní citrátového cyklu. Katalyzuje třetí krok cyklu: oxidační dekarboxylace isocitrátu, produkující alfa-ketoglutarát (α-ketoglutarát) a CO2 při konverzi NAD+ na NADH. To je dva-proces kroku, který zahrnuje oxidaci isocitrate (sekundární alkohol) oxalosuccinate (keton), následuje dekarboxylaci karboxylové skupiny beta na keton, tvoří alfa-ketoglutarát. Další izoforma enzymu katalyzuje stejnou reakci, nicméně tyto reakce nesouvisí s citrátového cyklu, probíhá v cytosolu, stejně jako mitochondrie a peroxisome a využívá NADP+ jako kofaktor místo NAD+.
v rámci cyklu kyseliny citronové isocitrát, vyrobený izomerizací citrátu, podléhá oxidaci i dekarboxylaci. Při použití enzymu Isocitrát dehydrogenázy (IDH) je isocitrát udržován ve svém aktivním místě okolními aminokyselinami argininu, tyrosinu, asparaginu, serinu, threoninu a kyseliny asparagové. První pole ukazuje celkovou reakci isocitrát dehydrogenázy. Reaktanty nezbytné pro fungování tohoto enzymatického mechanismu jsou isocitrát, NAD+ / NADP+ a Mn2 + nebo Mg2+. Produkty reakce jsou alfa-ketoglutarát, oxid uhličitý a NADH + H+ / NADPH + H+. Molekuly vody se používají k deprotonaci kyslíků (O3) isocitrátu.Druhý box je Krok 1, což je oxidace alfa-C (C#2).Oxidace je prvním krokem, kterým isocitrát prochází. V tomto procesu, alkohol skupiny z α-uhlíku (C#2) je deprotonated a proud elektronů na α-C tvoří ketonovou skupinu a odstranění hydridu z C#2 pomocí NAD+/NADP+ jako elektron přijímá kofaktor. Oxidaci alfa-C umožňuje na pozici, kde elektrony (v dalším kroku), bude přicházející z karboxylové skupiny a tlačí elektrony (double vázaného kyslíku) zpět na kyslík nebo popadat nedaleké proton z nedaleké Lysinu aminokyselin.Třetí box je Krok 2, kterým je dekarboxylace oxalosukcinátu. V tomto kroku je kyslík karboxylové skupiny deprotonován blízkou tyrosinovou aminokyselinou a tyto elektrony proudí dolů na uhlík 2. Oxid uhličitý listy beta uhlík isocitrate jako odcházející skupinu s elektrony proudí k keton kyslíku z alfa-C uvedení negativní náboj na kyslíku alfa-C a tvoří alfa-beta nenasycenou dvojnou vazbu mezi uhlíky 2 a 3. Osamělý pár na kyslíku alfa-C zachytí proton z nedaleké lysinové aminokyseliny.Čtvrtým boxem je Krok 3, což je nasycení alfa-beta nenasycené dvojné vazby mezi uhlíky 2 a 3. V tomto kroku reakce, Lysin deprotonates kyslíku z alfa uhlíku a osamělý pár elektronů na kyslíku alfa uhlík přijde reforma keton double dluhopisů a tlačí osamělý pár (tvořící dvojnou vazbu mezi alfa a beta uhlíkem), vyzvednutí proton z nedaleké Tyrosin aminokyselina. Tato reakce vede k tvorbě alfa-ketoglutarátu, NADH + H+ / NADPH + H+ a CO2.
α-ketoglutarát dehydrogenaseEdit
oxoglutarate dehydrogenáza komplex (OGDC) či α-ketoglutarát dehydrogenáza komplex enzym komplex, nejvíce obyčejně známý pro jeho roli v cyklu kyseliny citrónové.Reakce katalyzované tímto enzymem v cyklu kyseliny citrónové je:
α-ketoglutarát + NAD+ + CoA → Sukcinyl-CoA + CO2 + NADH + h +
Tato reakce probíhá ve třech krocích:dekarboxylace α-ketoglutarátu,redukce NAD+ na NADH,a následný převod do-CoA, který se tvoří konečný produkt, sukcinyl CoA.ΔG° ‘ pro tuto reakci je -7,2 kcal mol-1. Energie potřebná pro tuto oxidaci je zachována při tvorbě thioesterové vazby sukcinyl CoA.
Sukcinyl koenzymu A synthetaseEdit
Sukcinyl koenzymu A syntetázy (sukcinát thiokinase) katalyzuje tvorbu sukcinát a koenzym-A, 4-oxid metabolit, ze sukcinyl-CoA.Sukcinyl-CoA syntetáza katalyzuje reverzibilní krok v cyklu kyseliny citronové, který zahrnuje fosforylaci HDP na úrovni substrátu.
Sukcinát dehydrogenaseEdit
sukcinátdehydrogenáza nebo také Sukcinát-koenzym Q reduktáza (SQR) nebo Komplex II je enzym komplex, vázaný na vnitřní mitochondriální membránu savčích mitochondrií a mnoho bakteriálních buněk. Je to jediný enzym, který se podílí jak na cyklu kyseliny citronové, tak na elektronovém transportním řetězci.
v kroku 8 cyklu kyseliny citronové SQR katalyzuje oxidaci sukcinátu na fumarát redukcí ubichinonu na ubichinol. K tomu dochází ve vnitřní mitochondriální membráně spojením obou reakcí dohromady.
FumaraseEdit
Fumaráza (nebo fumarát hydratáza) je enzym, který katalyzuje reverzibilní hydrataci/dehydrataci fumarátu na S-malát. Fumaráza přichází ve dvou formách: mitochondriální a cytosolická. Mitochondriální izoenzym je zapojen do Krebsova cyklu (známého také jako cyklus kyseliny citronové) a cytosolový izoenzym se podílí na metabolismu aminokyselin a fumarátu. Subcelulární lokalizace je založena přítomností signální sekvence na amino konci v mitochondriální formě, zatímco subcelulární lokalizace v cytosolu forma je založena na absenci signálu sekvence nalezené v mitochondriální řadu.Tento enzym se podílí na dvou dalších metabolických drah: redukční carboxylation cyklu (fixace CO2) a renální karcinom.
Malatedehydrogenaseedit
Malatedehydrogenáza (EC 1.1.1.37) (MDH) je enzym v cyklu kyseliny citronové, který katalyzuje přeměnu malátu na oxaloacetát (pomocí NAD+) a naopak (jedná se o reverzibilní reakci). Malátdehydrogenáza nesmí být zaměňována s jablečným enzymem, který katalyzuje přeměnu malátu na pyruvát a produkuje NADPH.Malátdehydrogenáza se také podílí na glukoneogenezi, syntéze glukózy z menších molekul. Pyruvát v mitochondriích se choval na pyruvátkarboxyláza tvoří oxalacetát, citrátový cyklus intermediate. Aby se oxaloacetát dostal z mitochondrií, malatedehydrogenáza ho redukuje na malát a poté prochází vnitřní mitochondriální membránou. Jakmile je malát v cytosolu, oxiduje se zpět na oxaloacetát cytosolickou malátdehydrogenázou. Nakonec fosfoenol-pyruvátkarboxykináza (PEPCK) převádí oxaloacetát na fosfoenol pyruvát.
