bezgraniczna Biologia

cykl kwasu cytrynowego

cykl kwasu cytrynowego to seria reakcji, która wytwarza dwie cząsteczki dwutlenku węgla, jedną GTP / ATP i zredukowane formy NADH i FADH2.

(cykl Krebsa). cykl)

podobnie jak przemiana pirogronianu do acetylu Coa, cykl kwasu cytrynowego zachodzi w matrycy mitochondriów., Prawie wszystkie enzymy cyklu kwasu cytrynowego są rozpuszczalne, z wyjątkiem enzymu dehydrogenazy bursztynianowej, która jest osadzona w wewnętrznej błonie mitochondrium. W przeciwieństwie do glikolizy, cykl kwasu cytrynowego jest zamkniętą pętlą: ostatnia część szlaku regeneruje związek użyty w pierwszym etapie. Osiem etapów cyklu to seria reakcji redoks, dehydratacji, uwodnienia i dekarboksylacji, które wytwarzają dwie cząsteczki dwutlenku węgla, jedną GTP / ATP i zredukowane formy NADH i FADH2., Jest to uważane za szlak tlenowy, ponieważ produkowane nadh i FADH2 muszą przenosić swoje elektrony do następnego szlaku w układzie, który będzie zużywał tlen. Jeśli ten transfer nie nastąpi, etapy utleniania cyklu kwasu cytrynowego również nie występują. Należy zauważyć, że cykl kwasu cytrynowego wytwarza bardzo mało ATP bezpośrednio i nie zużywa bezpośrednio tlenu.,

cykl kwasu cytrynowego: w cyklu kwasu cytrynowego Grupa acetylowa z acetylo CoA jest przyłączona do czterodrogowej cząsteczki szczawiooctanu, tworząc sześciowęglową cząsteczkę cytrynianu. Poprzez szereg etapów cytrynian jest utleniany, uwalniając dwie cząsteczki dwutlenku węgla dla każdej grupy acetylowej wprowadzanej do cyklu. W procesie tym trzy cząsteczki NAD+ są redukowane do NADH, jedna cząsteczka FAD jest redukowana do FADH2, a jeden ATP lub GTP (w zależności od typu komórki) jest wytwarzany (przez fosforylację na poziomie substratu)., Ponieważ produkt końcowy cyklu kwasu cytrynowego jest również pierwszym reagentem, cykl przebiega w sposób ciągły w obecności wystarczającej ilości reagentów.

etapy cyklu kwasu cytrynowego

Krok 1. Pierwszym etapem jest etap kondensacji, łączący dwuwęglową grupę acetylową (od acetylu Coa) z czterowęglową cząsteczką szczawiooctanu, tworząc sześciowęglową cząsteczkę cytrynianu. CoA wiąże się z grupą sulfhydrylową (- SH) i dyfunduje, aby ostatecznie połączyć się z inną grupą acetylową. Ten krok jest nieodwracalny, ponieważ jest wysoce egzergoniczny., Szybkość tej reakcji jest kontrolowana przez ujemne sprzężenie zwrotne i ilość ATP dostępnego. Jeśli poziom ATP wzrasta, szybkość tej reakcji maleje. Jeśli ATP jest w niedoborze, szybkość wzrasta.

Krok 2. Cytrynian traci jedną cząsteczkę wody i zyskuje drugą, gdy cytrynian jest przekształcany w izomer, izocyt.

kroki 3 i 4. W trzecim etapie izocyt ulega utlenieniu, tworząc pięciowęglową cząsteczkę α-ketoglutaranu wraz z cząsteczką CO2 i dwoma elektronami, które redukują NAD+ do NADH., Ten etap jest również regulowany przez negatywne sprzężenie zwrotne ATP i NADH oraz pozytywny wpływ ADP. Etap trzeci i czwarty to zarówno utlenianie, jak i dekarboksylacja, które uwalniają elektrony, które redukują nad+ do NADH i uwalniają grupy karboksylowe, które tworzą cząsteczki CO2. α-ketoglutaran jest produktem kroku trzeciego, a grupa sukcynylowa jest produktem kroku czwartego. CoA wiąże grupę sukcynylową tworząc sukcynyl CoA. Enzym katalizujący etap czwarty jest regulowany przez hamowanie sprzężenia zwrotnego ATP, succinyl CoA i NADH.

Krok 5., Grupa fosforanowa zostaje zastąpiona koenzymem A i powstaje Wiązanie wysokoenergetyczne. Energia ta jest wykorzystywana w fosforylacji na poziomie substratu (podczas konwersji grupy bursztynianowej do bursztynianu) w celu utworzenia trójfosforanu guaniny (GTP) lub ATP. Istnieją dwie formy enzymu, zwane izoenzymami, dla tego etapu, w zależności od rodzaju tkanki zwierzęcej, w której się znajdują. Jedna forma znajduje się w tkankach, które wykorzystują duże ilości ATP, takich jak serce i mięśnie szkieletowe. Ta forma wytwarza ATP., Druga forma enzymu znajduje się w tkankach, które mają dużą liczbę szlaków anabolicznych, takich jak wątroba. Ta forma wytwarza GTP. GTP jest energetycznie równoważny ATP; jednak jego stosowanie jest bardziej ograniczone. W szczególności synteza białek wykorzystuje głównie GTP.

Krok 6. Krok szósty to proces odwodnienia, który przekształca bursztynian w fumaran. Dwa atomy wodoru są przenoszone do FAD, tworząc FADH2. Energia zawarta w elektronach tych atomów jest niewystarczająca do zmniejszenia nad+, ale wystarczająca do zmniejszenia FAD., W przeciwieństwie do NADH, ten nośnik pozostaje przyłączony do enzymu i przenosi elektrony bezpośrednio do łańcucha transportu elektronów. Proces ten jest możliwy dzięki lokalizacji enzymu katalizującego ten etap wewnątrz wewnętrznej błony mitochondrialnej.

Krok 7. Podczas etapu siódmego dodaje się wodę do fumaranu i wytwarza się jabłczan. Ostatni etap cyklu kwasu cytrynowego regeneruje szczawiooctan poprzez utlenianie jabłczanu. Powstaje kolejna cząsteczka NADH.,

produkty cyklu kwasu cytrynowego

z każdej grupy acetylowej do cyklu kwasu cytrynowego wchodzą dwa atomy węgla, stanowiące cztery z sześciu węgli jednej cząsteczki glukozy. Dwie cząsteczki dwutlenku węgla są uwalniane w każdej turze cyklu; jednak nie muszą one zawierać ostatnio dodanych atomów węgla. Dwa atomy węgla acetylowego zostaną ostatecznie uwolnione na późniejszych obrotach cyklu; tak więc wszystkie sześć atomów węgla z pierwotnej cząsteczki glukozy zostaje ostatecznie włączone do dwutlenku węgla., Każda tura cyklu tworzy trzy cząsteczki NADH i jedną cząsteczkę FADH2. Nośniki te łączą się z ostatnią częścią oddychania tlenowego w celu wytworzenia cząsteczek ATP. Jeden GTP lub ATP jest również w każdym cyklu. Kilka związków pośrednich w cyklu kwasu cytrynowego można wykorzystać do syntezy aminokwasów innych niż niezbędne; dlatego cykl jest amfiboliczny (zarówno kataboliczny, jak i anaboliczny).