Principiile biochimiei / ciclul Krebs sau ciclul acidului Citric
citrat sintazeedit
enzima citrat sintază (E. C. 2.3.3.1 ) există în aproape toate celulele vii și este o enzimă care face ritmul în prima etapă a ciclului acidului Citric (sau ciclul Krebs). Citrat sintaza este localizată în celulele eucariote din matricea mitocondrială, dar este codificată mai degrabă de ADN nuclear decât mitocondrial. Este sintetizat folosind ribozomi citoplasmatici, apoi transportat în matricea mitocondrială. Citrat sintaza este frecvent utilizată ca marker enzimatic cantitativ pentru prezența mitocondriilor intacte.Citrat sintaza catalizează reacția de condensare a reziduului de acetat de doi carbon din acetil coenzima A și o moleculă de oxaloacetat de patru carbon pentru a forma citratul de șase carbon.Oxaloacetat va fi regenerat după finalizarea unei runde a ciclului Krebs.
-
acid Oxaloacetic
-
acid Citric
acetil-CoA + oxaloacetat + H2O citrat + CoA-Sh
Oxaloacetatul este primul substrat care se leagă de enzimă. Aceasta induce enzima să-și schimbe conformația și creează un situs de legare pentru acetil-CoA. Numai atunci când acest citroil-CoA s-a format, o altă schimbare conformațională va provoca hidroliza tioester și va elibera coenzima A. Acest lucru asigură că energia eliberată din clivajul legăturii tioester va conduce condensarea.
Aconitazeedit
Aconitază (aconitat hidratază; EC 4.2.1.3) este o enzimă care catalizează izomerizarea stereo-specifică a citratului în izocitrat prin cis-aconitat în ciclul acidului tricarboxilic, un proces non-redox-activ.
Izocitrat dehidrogenazeedit
Izocitrat dehidrogenază (EC 1.1.1.42) și (EC 1.1.1.41), cunoscută și sub numele de IDH, este o enzimă care participă la ciclul acidului citric. Catalizează a treia etapă a ciclului: decarboxilarea oxidativă a izocitratului, producând alfa-cetoglutarat (centi-cetoglutarat) și CO2 în timp ce transformă nad+ în NADH. Acesta este un proces în două etape, care implică oxidarea izocitratului (un alcool secundar) la oxalosuccinat (o cetonă), urmată de decarboxilarea grupării carboxil beta la cetonă, formând alfa-cetoglutarat. O altă izoformă a enzimei catalizează aceeași reacție, totuși această reacție nu are legătură cu ciclul acidului citric, se efectuează în citosol, precum și în mitocondrie și peroxizom și folosește NADP+ ca cofactor în loc de NAD+.
în cadrul ciclului acidului citric, izocitratul, produs din izomerizarea citratului, suferă atât oxidare, cât și decarboxilare. Folosind enzima Izocitrat dehidrogenază (IDH), izocitratul este ținut în situsul său activ prin înconjurarea argininei, tirozinei, asparaginei, serinei, treoninei și aminoacizilor acidului aspartic. Prima casetă prezintă reacția generală de izocitrat dehidrogenază. Reactanții necesari pentru ca acest mecanism enzimatic să funcționeze sunt izocitrat, NAD+/NADP+ și Mn2+ sau Mg2+. Produsele reacției sunt alfa-cetoglutaratul, dioxidul de carbon și NADH + H+/NADPH + H+. Moleculele de apă sunt utilizate pentru a ajuta la deprotonarea oxigenilor (O3) ai izocitratului.A doua casetă este pasul 1, Care este oxidarea alfa-C (C#2).Oxidarea este primul pas prin care trece izocitratul. În acest proces, grupul alcoolic de pe Alfa-carbon (C#2) este deprotonat și electronii curg către alfa-C formând o grupare cetonă și îndepărtând o hidrură de pe C#2 folosind nad+/NADP+ ca cofactor acceptant de electroni. Oxidarea alfa-C permite o poziție în care electronii (în etapa următoare) vor coborî din gruparea carboxil și vor împinge electronii (făcând oxigenul dublu legat) înapoi pe oxigen sau apucând un proton din apropiere de un aminoacid lizină din apropiere.A treia casetă este pasul 2, Care este decarboxilarea oxalosuccinatului. În această etapă, oxigenul grupării carboxil este deprotonat de un aminoacid tirozină din apropiere și acei electroni curg până la carbon 2. Dioxidul de Carbon părăsește carbonul beta al izocitratului ca grup de plecare cu electronii care curg către oxigenul cetonic de pe Alfa-C plasând o sarcină negativă asupra oxigenului alfa-C și formând o legătură dublă nesaturată alfa-beta între carbonii 2 și 3. Perechea singuratică de pe oxigenul alfa-C preia un proton dintr-un aminoacid lizină din apropiere.A patra casetă este Pasul 3, care este saturația dublei legături nesaturate alfa-beta între carbonii 2 și 3. În această etapă a reacției, lizina deprotonează oxigenul de pe carbonul alfa și perechea singură de electroni de pe oxigenul carbonului alfa coboară reformând dubla legătură cetonică și împingând perechea singură (formând dubla legătură între carbonul alfa și beta), ridicând un proton din aminoacidul tirozină din apropiere. Această reacție are ca rezultat formarea de alfa-cetoglutarat, NADH + H+/NADPH + H+ și CO2.
complexul oxoglutaratdehidrogenazeedit
complexul oxoglutaratdehidrogenazei (OGDC) sau complexul de oxoglutaratdehidrogenază al oxoglutaratdehidrogenazei este un complex enzimatic, cel mai frecvent cunoscut pentru rolul său în ciclul acidului citric.Reactia catalizata de aceasta enzima in ciclul acidului citric este:
x-ketoglutarat + NAD+ + CoA X-succinil CoA + CO2 + NADH
aceasta reactie se desfasoara in trei etape:decarboxilarea x-cetoglutaratului,reducerea NAD+ LA NADH si transferul ulterior la CoA,care formeaza produsul final, succinil CoA.Pentru această reacție este de -7,2 kcal mol-1. Energia necesară pentru această oxidare este conservată în formarea unei legături tioester de succinil CoA.
succinil coenzima A sintetazeedit
succinil coenzima A sintetaza (succinat tiokinaza) catalizează formarea succinatului și coenzimei-A, un metabolit cu 4 atomi de carbon, din succinil-CoA.Succinil-CoA sintetaza catalizează o etapă reversibilă în ciclul acidului citric, care implică fosforilarea PIB la nivel de substrat.
succinat dehidrogenazeedit
succinat dehidrogenază sau succinat-coenzima Q reductază (sqr) sau complexul II este un complex enzimatic, legat de membrana mitocondrială interioară a mitocondriilor de mamifere și a multor celule bacteriene. Este singura enzimă care participă atât la ciclul acidului citric, cât și la lanțul de transport al electronilor.
în etapa 8 a ciclului acidului citric, SQR catalizează oxidarea succinatului la fumarat cu reducerea ubiquinonei la ubiquinol. Acest lucru se întâmplă în membrana mitocondrială interioară prin cuplarea celor două reacții împreună.
Fumarazeedit
Fumaraza (sau fumarat hidrataza) este o enzimă care catalizează hidratarea/deshidratarea reversibilă a fumaratului la S-malat. Fumaraza vine în două forme: mitocondrială și citosolică. Izoenzima mitocondrială este implicată în ciclul Krebs (cunoscut și sub numele de ciclul acidului Citric), iar izoenzima citosolică este implicată în metabolismul aminoacizilor și fumaratului. Localizarea subcelulară este stabilită prin prezența unei secvențe de semnal pe capătul amino în forma mitocondrială, în timp ce localizarea subcelulară în forma citosolică este stabilită prin absența secvenței de semnal Găsită în soiul mitocondrial.Această enzimă participă la alte două căi metabolice: ciclul de carboxilare reductivă (fixarea CO2) și, de asemenea, în carcinomul cu celule renale.
malat dehidrogenazeedit
malat dehidrogenază (EC 1.1.1.37) (MDH) este o enzimă din ciclul acidului citric care catalizează conversia malatului în oxaloacetat (folosind NAD+) și invers (aceasta este o reacție reversibilă). Malat dehidrogenaza nu trebuie confundată cu enzima malică, care catalizează conversia malatului în piruvat, producând NADPH.Malat dehidrogenaza este, de asemenea, implicată în gluconeogeneză, sinteza glucozei din molecule mai mici. Piruvatul din mitocondrii este acționat de piruvat carboxilază pentru a forma oxaloacetat, un ciclu intermediar al acidului citric. Pentru a scoate oxaloacetatul din mitocondrii, malat dehidrogenaza îl reduce la malat și apoi traversează membrana mitocondrială interioară. Odată ajuns în citosol, malatul este oxidat înapoi la oxaloacetat de citosolic malat dehidrogenază. În cele din urmă, fosfoenol-piruvat carboxikinaza (PEPCK) transformă oxaloacetatul în piruvat de fosfoenol.
