Zasady Biochemii / cykl Krebsa lub cykl kwasu cytrynowego
syntaza Cytrynianowaedit
enzym syntaza cytrynianowa (E. C. 2.3.3.1 ) istnieje w prawie wszystkich żywych komórkach i jest enzymem przyspieszającym w pierwszym etapie cyklu kwasu cytrynowego (lub cyklu Krebsa). Syntaza cytrynianowa jest zlokalizowana w komórkach eukariotycznych w matrycy mitochondrialnej, ale jest kodowana przez jądrowe DNA, a nie mitochondrialne. Jest syntetyzowany przy użyciu rybosomów cytoplazmatycznych, a następnie transportowany do matrycy mitochondrialnej. Syntaza cytrynianowa jest powszechnie stosowana jako ilościowy marker enzymatyczny na obecność nienaruszonych mitochondriów.Syntaza cytrynianowa katalizuje reakcję kondensacji pozostałości octanu dwuwęglowego z acetylokoenzymu a i cząsteczki szczawiooctanu czterowęglowego, tworząc cytrynian sześciowęglowy.Szczawiooctan zostanie zregenerowany po zakończeniu jednej rundy cyklu Krebsa.
-
kwas Szczawiooctowy
-
kwas cytrynowy
acetylo – CoA + szczawiooctan + H2O → cytrynian + Coa-sh
Szczawiooctan jest pierwszym substratem, który wiąże się z enzymem. To indukuje enzym do zmiany jego konformacji i tworzy miejsce wiązania acetylo-CoA. Dopiero po uformowaniu się tego citroyl-CoA kolejna zmiana konformacyjna spowoduje hydrolizę tioestru i uwolnienie koenzymu A. Zapewnia to, że energia uwalniana z rozszczepiania wiązania tioestrowego będzie napędzać kondensację.
AconitaseEdit
Aconitase (akonitate hydratase; EC 4.2.1.3) jest enzymem, który katalizuje stereo-specyficzną izomeryzację cytrynianu do izocytratu poprzez cis-akoninian w cyklu kwasu trikarboksylowego, proces nieaktywny redoks.
dehydrogenaz Izocyt
dehydrogenaza Izocyt (EC 1.1.1.42) i (EC 1.1.1.41), znana również jako IDH, jest enzymem uczestniczącym w cyklu kwasu cytrynowego. Katalizuje trzeci etap cyklu: oksydacyjna dekarboksylacja izocytratu, wytwarzająca alfa-ketoglutaran (α-ketoglutaran) i CO2 podczas przekształcania NAD+ W NADH. Jest to dwuetapowy proces, który polega na utlenianiu izocyjanianu (alkoholu wtórnego) do szczawiobursztynianu (ketonu), a następnie dekarboksylacji grupy karboksylowej beta do ketonu, tworząc alfa-ketoglutaran. Inna izoforma enzymu katalizuje tę samą reakcję, jednak reakcja ta nie jest związana z cyklem kwasu cytrynowego, jest przeprowadzana w cytozolu, jak również w mitochondrionie i peroksysomie i wykorzystuje NADP+ jako kofaktor zamiast NAD+.
w cyklu kwasu cytrynowego izocyt, otrzymywany z izomeryzacji cytrynianu, ulega zarówno utlenianiu, jak i dekarboksylacji. Wykorzystując enzym dehydrogenazę Izocytrynianu (IDH), izocyt jest utrzymywany w miejscu aktywnym przez otaczające aminokwasy argininy, tyrozyny, asparaginy, seryny, treoniny i kwasu asparaginowego. Pierwsze pole pokazuje ogólną reakcję dehydrogenazy izocyt. Reaktantami niezbędnymi do działania tego mechanizmu enzymatycznego są izocyt, nad+/NADP+ i Mn2+ lub Mg2+. Produktami reakcji są alfa-ketoglutaran, dwutlenek węgla i NADH + H+ / NADPH + H+. Cząsteczki wody są używane do deprotonacji tlenu (O3) izocytratu.Drugie pole to Krok 1, czyli utlenianie Alfa-C (C#2).Utlenianie jest pierwszym etapem, przez który przechodzi izocyt. W tym procesie Grupa alkoholowa z alfa-węgla (C#2) jest deprotonowana, a elektrony płyną do Alfa-C, tworząc grupę ketonową i usuwając wodorek z C#2, używając NAD+/NADP+ jako kofaktora akceptującego elektrony. Utlenianie Alfa-C pozwala na pozycję, w której elektrony (w następnym kroku) będą schodzić z grupy karboksylowej i spychając elektrony (tworząc podwójnie związany tlen) z powrotem na tlen lub chwytając pobliski proton z pobliskiego aminokwasu lizyny.Trzecie pole to etap 2, czyli dekarboksylacja szczawiobursztynianu. W tym etapie tlen grupy karboksylowej jest deprotonowany przez pobliski aminokwas tyrozyny i elektrony te spływają do węgla 2. Dwutlenek węgla pozostawia węgiel beta izocytratu jako grupę opuszczającą, z elektronami płynącymi do ketonowego tlenu z alfa-C, umieszczając ładunek ujemny na tlenu Alfa-C i tworząc nienasycone podwójne wiązanie alfa-beta między węglami 2 i 3. Samotna para tlenu Alfa-C pobiera proton z pobliskiego aminokwasu lizyny.Czwarte pole to etap 3, który jest nasyceniem nienasyconego wiązania podwójnego alfa-beta między węglami 2 i 3. W tym etapie reakcji lizyna deprotonuje tlen z węgla alfa, a samotna para elektronów na tlenie węgla Alfa spada reformując podwójne wiązanie ketonowe i spychając samotną parę (tworząc podwójne wiązanie między węglem alfa i beta), zbierając proton z pobliskiego aminokwasu tyrozyny. Reakcja ta powoduje powstanie alfa-ketoglutaranu, NADH+H + /NADPH + H + I CO2.
dehydrogenazaaedytuj
kompleks dehydrogenazy oksoglutaranowej (OGDC) lub kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranowej jest kompleksem enzymatycznym, najczęściej znanym ze swojej roli w cyklu kwasu cytrynowego.Reakcja katalizowana przez ten enzym w cyklu kwasu cytrynowego wynosi:
α-ketoglutaran + NAD + + Coa → Sukcynylo CoA + CO2+ NADH
reakcja ta przebiega w trzech etapach:dekarboksylacja α-ketoglutaranu,redukcja NAD + do NADH,a następnie przeniesienie do Coa, który tworzy produkt końcowy, sukcynylo CoA.ΔG° ‘ dla tej reakcji wynosi -7,2 kcal mol-1. Energia potrzebna do tego utleniania jest zachowywana w tworzeniu wiązania tioestrowego sukcynylu CoA.
syntetaza Sukcynylo-koenzymu aedytuj
syntetaza Sukcynylo-koenzymu A (tiokinaza bursztynianowa) katalizuje tworzenie bursztynianu i koenzymu-A, 4-węglowego metabolitu, z sukcynylo-Coa.Syntetaza sukcynylo-CoA katalizuje odwracalny etap cyklu kwasu cytrynowego, który polega na fosforylacji PKB na poziomie substratu.
dehydrogenaza Bursztynianowaedytuj
dehydrogenaza Bursztynianowa lub reduktaza bursztynowo-koenzymowa Q (SQR) lub kompleks II jest kompleksem enzymatycznym, związanym z wewnętrzną błoną mitochondrialną mitochondriów ssaków i wielu komórek bakteryjnych. Jest to jedyny enzym, który uczestniczy zarówno w cyklu kwasu cytrynowego, jak i w łańcuchu transportu elektronów.
w etapie 8 cyklu kwasu cytrynowego SQR katalizuje utlenianie bursztynianu do fumaranu z redukcją ubichinonu do ubichinolu. Zachodzi to w wewnętrznej błonie mitochondrialnej poprzez połączenie obu reakcji ze sobą.
FumaraseEdit
fumaraza (lub hydrataza fumaranowa) jest enzymem katalizującym odwracalne nawodnienie/odwodnienie fumaranu do S-jabłczanu. Fumaraza występuje w dwóch postaciach: mitochondrialnej i cytozolowej. Mitochondrialny izoenzym bierze udział w cyklu Krebsa (znanym również jako cykl kwasu cytrynowego), a cytozolowy izoenzym bierze udział w metabolizmie aminokwasów i fumaranu. Lokalizacja subkomórkowa jest ustalana przez obecność sekwencji sygnałowej na końcu aminowym w formie mitochondrialnej, podczas gdy lokalizacja subkomórkowa w formie cytosolicznej jest ustalana przez brak sekwencji sygnałowej znalezionej w odmianie mitochondrialnej.Enzym ten uczestniczy w dwóch innych szlakach metabolicznych: redukcyjnym cyklu karboksylacji (Wiązanie CO2) oraz w raku nerkowokomórkowym.
dehydrogenazy Jabłczanowejedytuj
dehydrogenazy Jabłczanowej (EC 1.1.1.37) (MDH) jest enzymem w cyklu kwasu cytrynowego, który katalizuje konwersję jabłczanu w szczawiooctan (przy użyciu NAD+) i odwrotnie (jest to reakcja odwracalna). Dehydrogenazy jabłczanowej nie należy mylić z enzymem jabłczanowym, który katalizuje konwersję jabłczanu do pirogronianu, wytwarzając NADPH.Dehydrogenaza jabłczanowa bierze również udział w glukoneogenezie, czyli syntezie glukozy z mniejszych cząsteczek. Pirogronian w mitochondriach działa na karboksylazę pirogronianową, tworząc szczawiooctan, produkt pośredni w cyklu kwasu cytrynowego. W celu wydostania szczawiooctanu z mitochondriów, dehydrogenaza jabłczanowa redukuje go do jabłczanu, a następnie przechodzi przez wewnętrzną błonę mitochondrialną. W cytozolu jabłczan utlenia się z powrotem do szczawiooctanu przez dehydrogenazę jabłczanu cytozolowego. Wreszcie, fosfoenol pirogronianowa karboksy kinaza (PEPCK) przekształca szczawiooctan w pirogronian fosfoenolu.
