Principles of Biochemistry / Krebs cycle or citromsav cycle

Citrate synthaseszerkesztés

a citrát synthase enzim (E. C. 2.3.3.1 ) szinte minden élő sejtben létezik, és a citromsav-ciklus (vagy Krebs-ciklus) első lépésében ütemező enzimként áll fenn. A citrát-szintáz a mitokondriális mátrix eukarióta sejtjein belül lokalizálódik, de a mitokondriális helyett a nukleáris DNS kódolja. Citoplazmatikus riboszómák alkalmazásával szintetizálódik, majd a mitokondriális mátrixba szállítják. A citrát-szintázt általában kvantitatív enzimmarkerként használják az ép mitokondriumok jelenlétére.A citrát-szintáz katalizálja az acetil-koenzim A és egy négy szénatomos oxaloacetát molekula két szénatomos acetátmaradékának kondenzációs reakcióját, így hat szénatomos citrát képződik.Az oxaloacetát a Krebs-ciklus egy fordulójának befejezése után regenerálódik.

• Oxaloecetsav

• citromsav

acetil-CoA + oxaloacetát + H2O ~ citrát + CoA-SH

az oxaloacetát az enzimhez elsőként kötődő szubsztrát. Ez arra készteti az enzimet, hogy megváltoztassa konformációját, és létrehoz egy kötőhelyet az acetil-CoA számára. Csak akkor, ha ez a citroil-CoA képződik, egy másik konformációs változás tioészter hidrolízist okoz és felszabadítja az a koenzimet. Ez biztosítja, hogy a tioészter kötés hasításából felszabaduló energia vezesse a kondenzációt.

az izocitrát Oxaloszukcináttá, majd alfa-ketuglutarát végtermékévé történő lebontásának katalitikus mechanizmusa. Az oxaloszukcinát köztitermék hipotetikus; soha nem figyelték meg az enzim dekarboxilező változatában.

Akonitáz [Szerkesztés]

Akonitáz (akonitát-hidratáz; EC 4.2.1.3) egy enzim, amely katalizálja a sztereo-specifikus izomerizáció nak,-nek citrát nak nek izocitrát keresztül cisz-akonitát ban,-ben trikarbonsav ciklus, nem redox-aktív folyamat.

Izocitrát-dehidrogenáz

Izocitrát-dehidrogenáz (EC 1.1.1.42) és (EC 1.1.1.41), más néven IDH, egy enzim, amely részt vesz a citromsav ciklusban. Katalizálja a ciklus harmadik lépését: az izocitrát oxidatív dekarboxilezése, alfa-ketoglutarát (6-ketoglutarát) és CO2 előállítása, miközben a NAD+ – t NADH-vá alakítja. Ez egy kétlépcsős folyamat, amely magában foglalja az izocitrát (másodlagos alkohol) oxidációját oxaloszukcináttá (keton), majd a béta karboxilcsoport dekarboxilezését ketonná, alfa-ketoglutaráttá alakítva. Az enzim egy másik izoformája ugyanazt a reakciót katalizálja, azonban ez a reakció nem kapcsolódik a citromsavciklushoz, a citoszolban, valamint a mitokondriumban és a peroxiszómában történik, és NADP+ – ot használ kofaktorként a NAD+helyett.

a citromsavcikluson belül a citrát izomerizációjából előállított izocitrát mind oxidáción, mind dekarboxilezésen megy keresztül. Az izocitrát-dehidrogenáz (IDH) enzim felhasználásával az izocitrátot aktív helyén tartja a környező arginin, tirozin, aszparagin, szerin, treonin és aszparaginsav aminosavak. Az első doboz a teljes izocitrát-dehidrogenáz reakciót mutatja. Az enzimmechanizmus működéséhez szükséges reagensek az izocitrát, a NAD+ / NADP+ és az Mn2 + vagy az Mg2+. A reakció termékei az alfa-ketoglutarát, a szén-dioxid és a NADH + H + / NADPH + H+. A vízmolekulákat az izocitrát oxigénjeinek (O3) deprotonálására használják.A második doboz az 1.lépés, amely az alfa-C oxidációja (C#2).Az oxidáció az első lépés, amelyen az izocitrát megy keresztül. Ebben a folyamatban az alfa-szén (C#2) alkoholcsoportja deprotonálódik, és az elektronok az alfa-C-be áramlanak, ketoncsoportot képezve, és eltávolítva a hidridet a C#2-ből nad+/NADP+ elektront elfogadó kofaktorként. Az alfa-C oxidációja lehetővé teszi, hogy az elektronok (a következő lépésben) leereszkedjenek a karboxilcsoportból, és az elektronokat (így a kettős kötésű oxigén) visszahelyezzék az oxigénre, vagy megragadják a közeli protont egy közeli lizin aminosavból.A harmadik doboz a 2. lépés, amely az oxaloszukcinát dekarboxilezése. Ebben a lépésben a karboxilcsoport oxigénjét egy közeli tirozin aminosav deprotonálja, és ezek az elektronok leáramlanak a 2-es szénre. A szén-dioxid kilépő csoportként hagyja el az izocitrát béta-szénatomját, az elektronok az alfa-C-ről a keton oxigénjéhez áramolva negatív töltést helyeznek az alfa-C oxigénjére, és alfa-béta telítetlen kettős kötést képeznek a 2 és 3 szénatomok között. Az alfa-C oxigén magányos párja felvesz egy protont egy közeli lizin aminosavból.A negyedik doboz a 3. lépés, amely az alfa-béta telítetlen kettős kötés telítettsége a 2 és 3 szénatomok között. A reakció ezen lépésében a lizin deprotonálja az oxigént az alfa-szénről, és az alfa-szén oxigénjén lévő magányos elektronpár lecsökken, megreformálva a keton kettős kötését, és a magányos párt (az alfa és a béta szén közötti kettős kötést képezve) kiszorítva, felvéve egy protont a közeli tirozin aminosavból. Ez a reakció alfa-ketoglutarát, NADH + H+/NADPH + H+ és CO2 képződését eredményezi.

GmbH-ketoglutarát-dehidrogenáz

az oxoglutarát-dehidrogenáz-komplex (OGDC) vagy a ketoglutarát-dehidrogenáz-komplex egy enzimkomplex, amely leggyakrabban a citromsav-ciklusban betöltött szerepéről ismert.A citromsavciklusban ez az enzim által katalizált reakció a következő:

CA-ketoglutarát + NAD + + CoA Ca-szukcinil-CoA + CO2 + NADH

ez a reakció három lépésben megy végbe:a CA-ketoglutarát dekarboxilezése,a NAD+ NADH-vá redukciója,majd ezt követően a CoA-ba történő transzfer, amely a végterméket, a szukcinil-CoA-t képezi.Ehhez a reakcióhoz -7,2 kcal mol-1. Az oxidációhoz szükséges energia megmarad a tioészter kötés nak, – nek szukcinil CoA.

szukcinil-koenzim a szintetáz

szukcinil-koenzim A szintetáz (szukcinát-tiokináz) katalizálja a szukcinát és a koenzim-A, egy 4 szénatomos metabolit képződését a szukcinil-CoA-ból.A szukcinil-CoA szintetáz a citromsavciklus reverzibilis lépését katalizálja, amely magában foglalja a GDP szubsztrátszintű foszforilezését.

szukcinát-dehidrogenáz

szukcinát-dehidrogenáz vagy szukcinát-koenzim Q reduktáz (Sqr) vagy komplex II egy enzimkomplex, amely az emlős mitokondriumok és számos baktériumsejt belső mitokondriális membránjához kötődik. Ez az egyetlen enzim, amely részt vesz mind a citromsavciklusban, mind az elektrontranszport láncban.

a citromsavciklus 8.lépésében az SQR katalizálja a szukcinát fumaráttá történő oxidációját az ubiquinon ubiquinollá redukciójával. Ez a belső mitokondriális membránban fordul elő a két reakció összekapcsolásával.

Fumarazeedit

a Fumaráz (vagy fumarát-hidratáz) egy enzim, amely katalizálja a fumarát reverzibilis hidratációját/dehidrációját S-maláttá. A fumaráz kétféle formában létezik: mitokondriális és citoszolos. A mitokondriális izoenzim részt vesz a Krebs-ciklusban (más néven citromsav-ciklusban), a citoszolos izoenzim pedig az aminosavak és a fumarát metabolizmusában. A szubcelluláris lokalizációt a jelszekvencia jelenléte határozza meg az amino terminálon a mitokondriális formában, míg a citoszolos formában a szubcelluláris lokalizációt a mitokondriális fajtában található jelszekvencia hiánya határozza meg.Ez az enzim két másik metabolikus úton vesz részt: reduktív karboxilezési ciklusban (CO2 fixáció) és vesesejtes karcinómában is.

malát-dehidrogenáz [szerkesztés]

malát-dehidrogenáz (EC 1.1.1.37) (MDH) egy enzim a citromsav ciklusban, amely katalizálja a malát oxaloacetáttá történő átalakulását (NAD+ alkalmazásával) és fordítva (ez egy reverzibilis reakció). A malát-dehidrogenáz nem tévesztendő össze az almás enzimmel, amely katalizálja a malát piruváttá történő átalakulását, NADPH-t termelve.A malát-dehidrogenáz szintén részt vesz a glükoneogenezisben, a glükóz szintézisében kisebb molekulákból. Piruvát a mitokondriumokban a piruvát-karboxiláz hatására oxaloacetát képződik, citromsavciklus köztitermék. Annak érdekében, hogy az oxaloacetát kijusson a mitokondriumokból, a malát-dehidrogenáz maláttá redukálja, majd áthalad a belső mitokondriális membránon. A citoszolba kerülve a malátot a citoszolos malát-dehidrogenáz oxidálja vissza oxaloacetáttá. Végül a foszfoenol-piruvát-karboxi-kináz (PEPCK) az oxaloacetátot foszfoenol-piruváttá alakítja.