gränslös biologi

citronsyracykel

citronsyracykeln är en serie reaktioner som producerar två koldioxidmolekyler, en GTP / ATP och reducerade former av NADH och FADH2.

citronsyracykel (Krebs-cykel)

citronsyracykel (Krebs-cykel)

liksom omvandlingen av pyruvat till acetyl CoA sker citronsyracykeln i mitokondriernas matris., Nästan alla enzymer i citronsyracykeln är lösliga, med det enda undantaget av enzymet succinatdehydrogenas, vilket är inbäddat i mitokondrionens inre membran. Till skillnad från glykolys är citronsyracykeln en sluten slinga: den sista delen av vägen regenererar föreningen som används i det första steget. De åtta stegen i cykeln är en serie redox, dehydrering, hydrering och dekarboxyleringsreaktioner som producerar två koldioxidmolekyler, en GTP/ATP och reducerade former av NADH och FADH2., Detta anses vara en aerob väg eftersom NADH och FADH2 produceras måste överföra sina elektroner till nästa väg i systemet, som kommer att använda syre. Om denna överföring inte uppstår uppträder inte oxidationsstegen i citronsyracykeln. Observera att citronsyracykeln producerar mycket lite ATP direkt och förbrukar inte direkt syre.,

citronsyracykeln: i citronsyracykeln är acetylgruppen från acetyl CoA fäst vid en fyra koloxaloacetat-molekyl för att bilda en sex-kolcitratmolekyl. Genom en serie steg oxideras citrat och frigör två koldioxidmolekyler för varje acetylgrupp som matas in i cykeln. I processen reduceras tre NAD + – molekyler till NADH, en FAD-molekyl reduceras till FADH2 och en ATP eller GTP (beroende på celltyp) produceras (genom substratnivåfosforylering)., Eftersom den slutliga produkten av citronsyracykeln också är den första reaktanten, går cykeln kontinuerligt i närvaro av tillräckliga reaktanter.

steg i citronsyracykeln

Steg 1. Det första steget är ett kondenssteg, som kombinerar tvåkolsacetylgruppen (från acetyl CoA) med en fyra koloxaloacetat-molekyl för att bilda en sexkolmolekyl av citrat. CoA är bunden till en sulfhydrylgrupp (- sh) och diffunderar bort för att så småningom kombinera med en annan acetylgrupp. Detta steg är oåterkalleligt eftersom det är mycket exergoniskt., Hastigheten för denna reaktion styrs av negativ feedback och mängden ATP tillgänglig. Om ATP-nivåerna ökar minskar graden av denna reaktion. Om ATP är bristfällig ökar hastigheten.

steg 2. Citrat förlorar en vattenmolekyl och får en annan som citrat omvandlas till dess isomer, isocitrat.

steg 3 och 4. I steg tre oxideras isocitrat, som producerar en fem-kolmolekyl, α-ketoglutarat, tillsammans med en molekyl av CO2 och två elektroner, vilket minskar NAD+ till NADH., Detta steg regleras också av negativ feedback från ATP och NADH och av en positiv effekt av ADP. Steg tre och fyra är både oxidations-och dekarboxyleringssteg, som släpper ut elektroner som reducerar NAD+ till NADH och släpper ut karboxylgrupper som bildar CO2-molekyler. α-ketoglutarat är produkten av steg tre, och en succinylgrupp är produkten av steg fyra. CoA binder succinylgruppen till succinyl CoA. Enzymet som katalyserar steg fyra regleras av återkopplingsinhibering av ATP, succinyl CoA och NADH.

Steg 5., En fosfatgrupp ersätts med koenzym A och en högenergibindning bildas. Denna energi används i fosforylering på substratnivå (under omvandlingen av succinylgruppen till succinat) för att bilda antingen guanintrifosfat (GTP) eller ATP. Det finns två former av enzymet, som kallas isoenzymer, för detta steg, beroende på vilken typ av djurvävnad där de finns. En form finns i vävnader som använder stora mängder ATP, såsom hjärt-och skelettmuskel. Denna form producerar ATP., Den andra formen av enzymet finns i vävnader som har ett stort antal anabola vägar, såsom lever. Denna form producerar GTP. GTP är energiskt ekvivalent med ATP; dess användning är dock mer begränsad. I synnerhet använder proteinsyntesen primärt GTP.

steg 6. Steg sex är en dehydreringsprocess som omvandlar succinat till fumarat. Två väteatomer överförs till modefluga, producerar FADH2. Energin som finns i elektronerna av dessa atomer är otillräcklig för att minska NAD + men tillräcklig för att minska modefluga., Till skillnad från NADH förblir denna bärare fäst vid enzymet och överför elektronerna direkt till elektrontransportkedjan. Denna process möjliggörs genom lokalisering av enzymet som katalyserar detta steg inuti mitokondrionens inre membran.

Steg 7. Vatten tillsätts till fumarat under steg sju och malat produceras. Det sista steget i citronsyracykeln regenererar oxaloacetat genom oxiderande malat. En annan molekyl av NADH produceras.,

produkter från citronsyracykeln

två kolatomer kommer in i citronsyracykeln från varje acetylgrupp, vilket motsvarar fyra av de sex kolerna i en glukosmolekyl. Två koldioxidmolekyler frigörs vid varje varv av cykeln; men dessa innehåller inte nödvändigtvis de senast tillsatta kolatomerna. De två acetylkolatomerna kommer så småningom att släppas vid senare varv av cykeln; således är alla sex kolatomer från den ursprungliga glukosmolekylen så småningom införlivad i koldioxid., Varje varv på cykeln utgör tre NADH molekyler och en FADH2 molekyl. Dessa bärare kommer att ansluta till den sista delen av aerob andning för att producera ATP-molekyler. En GTP eller ATP görs också i varje cykel. Flera av de mellanliggande föreningarna i citronsyracykeln kan användas vid syntetisering av icke-essentiella aminosyror; därför är cykeln amfibolisk (både katabolisk och anabolisk).