生化学の原理/クレブスサイクルまたはクエン酸サイクル
クエン酸シンターゼ
酵素クエン酸シンターゼ（E.C.2.3.3.1）は、ほぼすべての生きている細胞に存在し、クエン酸サイクル（またはクレブスサイクル）の最初のステップでペース作り酵素として立っている。 クエン酸シンターゼは、ミトコンドリアマトリックス中の真核細胞内に局在するが、ミトコンドリアではなく核DNAによってコードされる。 それは細胞質のリボソームを使用して総合され、そしてmitochondrialマトリックスに運ばれます。 クエン酸塩のシンターゼはそのままなmitochondriaの存在のための量的な酵素のマーカーとして一般的です。クエン酸シンターゼは、アセチル補酵素Aからの二炭素酢酸残基と四炭素オキサロ酢酸の分子との縮合反応を触媒し、六炭素クエン酸を形成する。OxaloacetateはKrebs周期の1つの円形の完了の後で再生されます。
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オキサロ酢酸
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クエン酸
アセチルCoA+oxaloacetate+H2O→citrate+CoA-SH
Oxaloacetateは酵素に結合する最初の基質です。 これは、その立体配座を変化させるために酵素を誘導し、アセチルCoAのための結合部位を作成します。 このシトロイルCoAが形成されたときにのみ、別の立体配座変化がチオエステル加水分解を引き起こし、補酵素Aを放出する。 これにより、チオエステル結合開裂から放出されるエネルギーが凝縮を駆動することが保証される。
AconitaseEdit
Aconitase(aconitate hydratase;EC4.2.1.3）は、トリカルボン酸サイクル、非酸化還元活性プロセスにおけるシス-アコニテートを介してクエン酸塩のイソシトレートへのステレオ特異的異性化を触媒する酵素である。
Isocitrate dehydrogenaseEdit
Isocitrate dehydrogenase(EC1.1.1.42)および(EC1.1.1.41)は、クエン酸サイクルに関与する酵素である。 それは周期の第3ステップに触媒作用を及ぼします: イソシトレートの酸化的脱炭酸により、α-ケトグルタル酸（α-ケトグルタル酸）とCO2が生成され、NAD+がNADHに変換される。 これは二段階のプロセスであり、イソ硝酸塩（二次アルコール）をオキサロハク酸塩（ケトン）に酸化し、続いてカルボキシル基βをケトンに脱炭酸し、α-ケトグルタル酸を形成する。 この酵素の別のアイソフォームは同じ反応を触媒するが、この反応はクエン酸サイクルとは無関係であり、ミトコンドリアおよびペルオキシソームと同様にサイトゾル中で行われ、NAD+の代わりに補因子としてNADP+を使用する。
クエン酸サイクルの中で、クエン酸の異性化から生成されるイソクエン酸は、酸化と脱炭酸の両方を受ける。 酵素Isocitrate Dehydrogenase(IDH)を使用して、isocitrateはアルギニン、チロシン、アスパラギン、セリン、スレオニンおよびアスパラギン酸のアミノ酸の周囲によって活動的な場所の内で保 最初のボックスは、全体的なイソクエン酸デヒドロゲナーゼ反応を示しています。 この酵素機構が機能するために必要な反応物は、イソ硝酸塩、NAD+/NADP+、およびMn2+またはMg2+である。 反応の生成物は、α-ケトグルタル酸、二酸化炭素、およびNADH+H+/NADPH+H+である。 水分子がisocitrateの酸素（O3）を脱プロトン化するのを助けるのに使用されています。第二のボックスは、α-C（C＃2）の酸化であるステップ1である。酸化は、イソ硝酸塩が通過する最初のステップです。 このプロセスでは、α-炭素（C＃2）から離れたアルコール基が脱プロトン化され、電子がα-Cに流れてケトン基を形成し、電子受容補因子としてNAD+/NADP+を用いてC＃2から水素化物を除去する。 Α-Cの酸化は、電子が（次のステップで）カルボキシル基から降りてきて、電子を（二重結合酸素を作る）酸素にバックアップするか、近くのリジンアミノ酸から近くのプロトンをつかむ位置を可能にする。第三のボックスは、オキサロコハク酸の脱炭酸であるステップ2である。 このステップでは、カルボキシル基の酸素は近くのチロシンのアミノ酸によって脱プロトン化され、それらの電子はカーボン2に流れます。 二酸化炭素は、α-Cの酸素に負電荷を置き、炭素2と3の間にα-β不飽和二重結合を形成するα-Cをオフにケトン酸素に流れる電子との脱離基とし Α-C酸素上の孤立電子対は、近くのリジンアミノ酸からプロトンをピックアップする。4番目のボックスはステップ3であり、これは炭素2と3の間のα-β不飽和二重結合の飽和である。 反応のこのステップでは、リジンはアルファ炭素から酸素を脱プロトン化し、アルファ炭素の酸素上の電子の孤立電子対はケトン二重結合を改質し、孤立電子対（アルファ炭素とベータ炭素の間の二重結合を形成する）を押し下げ、近くのチロシンアミノ酸からプロトンを拾う。 この反応は、α-ケトグルタル酸、NADH+H+/NADPH+H+、およびCO2の形成をもたらす。
α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼseedit
オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体(ogdc)またはα-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体は酵素複合体であり、クエン酸サイクルにおける役割で最も一般的に知られている。クエン酸サイクルにおけるこの酵素によって触媒される反応は、
α-ケトグルタル酸+NAD++CoA→スクシニルCoA+CO2+NADH
この反応は、α-ケトグルタル酸の脱炭酸、NAD+のNADHへの還元、および最終生成物であるスクシニルCoAを形成するCoAへの移動の三つの段階で進行する。この反応のΔ G°’は-7.2kcal mol-1である。 この酸化に必要なエネルギーはスクシニルＣｏａのチオエステル結合の形成に保存された。
Succinyl coenzyme A synthetaseEdit
Succinyl coenzyme A synthetase(コハク酸チオキナーゼ)は、succinyl-CoAからコハク酸と4炭素代謝産物であるcoenzyme-Aの生成を触媒する。スクシニルCoA合成酵素は、GDPの基質レベルのリン酸化を含むクエン酸サイクルの可逆的なステップを触媒する。
コハク酸デヒドロゲナーゼ
コハク酸デヒドロゲナーゼまたはコハク酸コエンザイムQレダクターゼ(SQR)または複合体IIは、哺乳類のミトコンドリアと多くの細菌細胞の内部ミトコンドリア膜に結合した酵素複合体である。 これは、クエン酸サイクルと電子輸送鎖の両方に関与する唯一の酵素である。
クエン酸サイクルのステップ8では、SQRはユビキノンをユビキノールに還元してコハク酸からフマル酸への酸化を触媒する。 これは、2つの反応を一緒に結合することによって内側のミトコンドリア膜で起こる。
FumaraseEdit
フマル酸ヒドラターゼ(fumarate hydratase)は、フマル酸塩のs-リンゴ酸塩への可逆的な水和/脱水を触媒する酵素である。 フマラーゼには、ミトコンドリアと細胞質の2つの形態があります。 ミトコンドリアのアイソザイムはクレブス周期（クエン酸サイクルとしても知られている）に関与しており、サイトゾルのアイソザイムはアミノ酸とフマル酸塩の代謝に関与している。 細胞内局在はミトコンドリア形態のアミノ末端にシグナル配列が存在することによって確立され、細胞質形態の細胞内局在はミトコンドリア品種に見られるシグナル配列が存在しないことによって確立される。この酵素は、還元的カルボキシル化サイクル（CO2固定）と腎細胞癌においても、他の二つの代謝経路に関与している。
リンゴ酸デヒドロゲナーゼ
リンゴ酸デヒドロゲナーゼ(EC1.1.1.37)(MDH)は、リンゴ酸のオキサロ酢酸への変換（NAD+を使用）およびその逆（これは可逆反応である）を触媒するクエン酸サイクルの酵素である。 リンゴ酸デヒドロゲナーゼは、リンゴ酸のピルビン酸への変換を触媒し、NADPHを産生するリンゴ酸酵素と混同しないでください。リンゴ酸デヒドロゲナーゼは、より小さな分子からのグルコースの合成である糖新生にも関与している。 ミトコンドリアのピルビン酸はピルビン酸カルボキシラーゼによって作用され、クエン酸サイクル中間体であるオキサロ酢酸を形成する。 Oxaloacetateをmitochondriaから得るためには、リンゴ酸のdehydrogenaseはリンゴ酸塩にそれを減らし、次に内部のmitochondrial膜を横断します。 サイトゾル中に入ると、リンゴ酸はサイトゾルのリンゴ酸デヒドロゲナーゼによってオキサロ酢酸に酸化される。 最後に，ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ（ＰＥＰＣＫ）はオキサロ酢酸をホスホエノールピルビン酸に変換する。
