Principer för biokemi / Krebs-cykel eller citronsyracykel
Citratsyntasedit
enzymet citratsyntas (E. C. 2.3.3.1 ) finns i nästan alla levande celler och står som ett taktskapande enzym i det första steget i citronsyracykeln (eller Krebs-cykeln). Citratsyntas lokaliseras inom eukaryota celler i mitokondriell matris, men kodas av kärn-DNA snarare än mitokondriell. Det syntetiseras med användning av cytoplasmatiska ribosomer och transporteras sedan in i mitokondriell matris. Citratsyntas används ofta som en kvantitativ enzymmarkör för närvaron av intakta mitokondrier.Citratsyntas katalyserar kondensationsreaktionen av två-kol acetatrester från acetylkoenzym A och en molekyl av fyra-kol oxaloacetat för att bilda sex-kolcitrat.Oxaloacetat kommer att regenereras efter slutförandet av en omgång av Krebs-cykeln.
-
Oxaloättiksyra
-
citronsyra
acetyl-CoA + oxaloacetat + H2O askorbicitrat + CoA-SH
oxaloacetat är det första substratet som binder till enzymet. Detta inducerar enzymet att ändra dess konformation och skapar ett bindningsställe för acetyl-CoA. Först när denna citroyl-CoA har bildats kommer en annan konformationsförändring att orsaka tioesterhydrolys och frigöra koenzym A. Detta säkerställer att den energi som frigörs från tioesterbindningsklyvningen kommer att driva kondensationen.
AconitaseEdit
Aconitas (aconitathydratas; EC 4.2.1.3) är ett enzym som katalyserar den stereospecifika isomeriseringen av citrat till isocitrat via cis-aconitat i trikarboxylsyracykeln, en icke-redoxaktiv process.
Isocitratdehydrogenasedit
Isocitratdehydrogenas (EC 1.1.1.42) och (EC 1.1.1.41), även känd som IDH, är ett enzym som deltar i citronsyracykeln. Det katalyserar det tredje steget i cykeln: den oxidativa dekarboxyleringen av isocitrat, som producerar alfa-ketoglutarat (sabbi-ketoglutarat) och CO2 under omvandling av NAD+ till NADH. Detta är en tvåstegsprocess, som innefattar oxidation av isocitrat (en sekundär alkohol) till oxalosuccinat (en keton), följt av dekarboxylering av karboxylgruppen beta till ketonen och bildar alfa-ketoglutarat. En annan isoform av enzymet katalyserar samma reaktion, men denna reaktion är inte relaterad till citronsyracykeln, utförs i cytosolen såväl som mitokondrion och peroxisom och använder NADP+ som en kofaktor istället för NAD+.
inom citronsyracykeln genomgår isocitrat, framställt från isomerisering av citrat, både oxidation och dekarboxylering. Med hjälp av enzymet Isocitratdehydrogenas (IDH) hålls isocitrat inom sitt aktiva ställe genom att omge arginin, tyrosin, asparagin, serin, treonin och asparaginsyraaminosyror. Den första rutan visar den totala isocitratdehydrogenasreaktionen. Reaktanterna som är nödvändiga för att denna enzymmekanism ska fungera är isocitrat, NAD+/NADP+ och Mn2+ eller Mg2+. Reaktionsprodukterna är alfa-ketoglutarat, koldioxid och NADH + H+/NADPH + H+. Vattenmolekyler används för att hjälpa till att deprotonera oxygenerna (O3) av isocitrat.Den andra rutan är Steg 1, vilket är oxidationen av alfa-C (C#2).Oxidation är det första steget som isocitrat går igenom. I denna process deprotoneras alkoholgruppen utanför alfa-kolet (C#2) och elektronerna flyter till Alfa-C som bildar en ketongrupp och tar bort en hydrid från C#2 med användning av NAD+/NADP+ som en elektronaccepterande kofaktor. Oxidationen av alfa-C möjliggör en position där elektroner (i nästa steg) kommer att komma ner från karboxylgruppen och trycka elektronerna (vilket gör det dubbla bundna syret) tillbaka upp på syret eller ta tag i en närliggande proton från en närliggande Lysinaminosyra.Den tredje rutan är Steg 2, som är dekarboxylering av oxalosuccinat. I detta steg deprotoneras karboxylgruppens syre av en närliggande Tyrosinaminosyra och dessa elektroner strömmar ner till Kol 2. Koldioxid lämnar betakolet av isocitrat som en lämnande grupp med elektronerna som strömmar till ketonsyret från Alfa-C och placerar en negativ laddning på syret i alfa-C och bildar en alfa-beta omättad dubbelbindning mellan kol 2 och 3. Det ensamma paret på Alfa-C-syret plockar upp en proton från en närliggande Lysinaminosyra.Den fjärde rutan är Steg 3, vilket är mättnaden av alfa-beta-omättad dubbelbindning mellan kol 2 och 3. I detta steg av reaktionen Deprotonerar lysin syret från Alfa-kolet och det ensamma paret av elektroner på syret i alfa-kolet kommer ner och reformerar keton-dubbelbindningen och trycker på det ensamma paret (bildar dubbelbindningen mellan alfa-och beta-kolet) och plockar upp en proton från den närliggande Tyrosinaminosyran. Denna reaktion resulterar i bildandet av alfa-ketoglutarat, NADH + H+/NADPH + H+ och CO2.
sackios-ketoglutaratdehydrogenasedit
oxoglutaratdehydrogenas-komplexet (OGDC) eller sackios-ketoglutaratdehydrogenas-komplexet är ett enzymkomplex, mest känt för sin roll i citronsyracykeln.Reaktionen som katalyseras av detta enzym i citronsyrecykeln är:
chubbi-ketoglutarat + NAD + + CoA Succinyl Coa + CO2 + NADH
denna reaktion fortsätter i tre steg:dekarboxylering av chubbi-ketoglutarat,reduktion av NAD+ till NADH och efterföljande överföring till CoA,som bildar slutprodukten, succinyl CoA.För denna reaktion är -7,2 kcal mol-1. Den energi som behövs för denna oxidation bevaras vid bildandet av en tioesterbindning av succinyl CoA.
Succinylkoenzym a-syntetasedit
Succinylkoenzym a-syntetas (succinattiokinas) katalyserar bildningen av succinat och koenzym-A, en 4-kolmetabolit, från succinyl-CoA.Succinyl-CoA-syntetas katalyserar ett reversibelt steg i citronsyracykeln, vilket innefattar substratnivåfosforylering av BNP.
Succinatdehydrogenasedit
succinatdehydrogenas eller succinat-koenzym Q-reduktas (SQR) eller komplex II är ett enzymkomplex, bundet till det inre mitokondriella membranet hos däggdjursmitochondrier och många bakterieceller. Det är det enda enzymet som deltar i både citronsyracykeln och elektrontransportkedjan.
i steg 8 i citronsyracykeln katalyserar SQR oxidationen av succinat till fumarat med reduktionen av ubikinon till ubiquinol. Detta sker i det inre mitokondriella membranet genom att koppla samman de två reaktionerna.
Fumarasedit
Fumarase (eller fumarathydratas) är ett enzym som katalyserar reversibel hydrering/uttorkning av fumarat till S-malat. Fumarase finns i två former: mitokondriell och cytosolisk. Det mitokondriella isoenzymet är involverat i Krebs-cykeln (även känd som citronsyracykeln), och det cytosoliska isoenzymet är involverat i metabolismen av aminosyror och fumarat. Subcellulär lokalisering fastställs genom närvaron av en signalsekvens på aminoterminalen i mitokondriell form, medan subcellulär lokalisering i cytosolisk form fastställs genom frånvaron av signalsekvensen som finns i mitokondriell sort.Detta enzym deltar i två andra metaboliska vägar: reduktiv karboxyleringscykel (CO2-fixering) och i njurcellskarcinom också.
Malat dehydrogenasedit
Malat dehydrogenas (EC 1.1.1.37) (MDH) är ett enzym i citronsyracykeln som katalyserar omvandlingen av malat till oxaloacetat (med användning av NAD+) och vice versa (detta är en reversibel reaktion). Malat dehydrogenas ska inte förväxlas med äppelenzym, vilket katalyserar omvandlingen av malat till pyruvat, vilket producerar NADPH.Malatdehydrogenas är också involverat i glukoneogenes, syntesen av glukos från mindre molekyler. Pyruvat i mitokondrier påverkas av pyruvatkarboxylas för att bilda oxaloacetat, en citronsyracykel mellanprodukt. För att få oxaloacetatet ur mitokondrierna reducerar malatdehydrogenas det till malat och passerar sedan det inre mitokondriella membranet. En gång i cytosolen oxideras malatet tillbaka till oxaloacetat av cytosoliskt malatdehydrogenas. Slutligen omvandlar fosfoenol-pyruvatkarboxikinas (PEPCK) oxaloacetat till fosfoenolpyruvat.
