Citromsav ciklus - a biológia kompakt lexikona
A biológia kompakt lexikona: Citromsav ciklus
Citromsav ciklus, Citromsav ciklus, Krebs ciklus, Trikarbonsav-ciklus, Citromsav ciklus, a legfontosabb ciklikus reakciósor a fehérjék, zsírok és szénhidrátok végső oxidatív lebomlásához CO2-re és H2O-ra. Körülbelül ugyanebben az időben, 1937-ben fedezték fel H.A. Krebs, G. Martius és F. Knoop (1875-1946). A CO2 a C.-ban keletkezik az a-keto savak oxidatív dekarboxilezésével. A légzési lánc kapcsán az energiadús adenozin-trifoszfát (ATP; adenozin-foszfát) szintézisének energiaforgalma megy végbe. Az energiatermelés mellett a C. fontos az új sejtanyag szintézise szempontjából is; tehát kétéltű. Különböző fontos anyagcsoportok származnak a C. köztes termékeiből, és különböző anyagcsere-ciklusok kapcsolódnak C-hez. Az eukariótákban a C. a mitokondriumokban helyezkedik el, ahol szerkezetileg és funkcionálisan kapcsolódik a légzési lánchoz és a zsírsavak lebomlásához. A prokariótákban a C. enzimek a citoplazmában helyezkednek el.
A C. biológiai jelentősége abban rejlik, hogy az A-acetil-koenzim acetilcsoportja oxidálódik és bomlik két CO2-molekulává, ezáltal négyszer kétszer két hidrogénatom szabadul fel, amelyek NAD + -ba vagy FAD-ba kerülnek. Ezek a koenzimek a légzési láncon keresztül regenerálódnak, ezáltal a hidrogénatomokat vízzé oxidálva. Az oxidációkat a C. hőmérsékleten víz ismételt hozzáadásával és az azt követő dehidratálással hajtjuk végre a CH3CO - SCoA + 3 H2O → 2 CO2 +8 [H] + HSCoA empirikus képlet szerint. Az oxigén nem játszik szerepet közvetlenül. A C. kezdeti reakciója az acetil-CoA oxalacetáttal történő kondenzációja, amelyet a citrát-szintáz katalizál. Amikor a víz felszívódik, citrát és szabad koenzim A. keletkezik. Az oxaloacetát a citrátból további hét, néha összetett reakció lépésben regenerálódik.
A C energiamérlege: Amikor az acetil-CoA oxidálódik a C-ban, összesen 901,7 kJ kémiai energia szabadul fel, amelyből 800,29 kJ a légzési láncból származik, ezáltal ez az energia két NADH-ból és egy FADH2-ből származik: NADH + 1/2 O2 + H + → NAD + + H2O (ΔG ° = -219,4 kJ; FADH2 + 1/2 O2 → FAD + H2O; ΔG ° = -151,6 kJ. Ennek az energiának egy részét az ATP tizenkét molekulájának szintézisére fordítják, ami egy energia hozam. A teljes szabad energia kb. 40% -ának felel meg: nevezetesen a 4., 6. és 10. reakcióban (lásd az ábrát) a NADH képződésén keresztül, majd az azt követő oxidációval a légzési láncban háromszor három ATP-molekula, a 8. reakcióban Két ATP-molekula, valamint a 7. reakcióban képződött GTP FADH2 képződése és oxidációja, amely energetikailag egyenértékű az ATP-vel.
A C szabályozása: Az ADP/ATP és a NAD +/NADH + H + a C. effektoraként hat, ezért az izoszitrát-dehidrogenáz, egy alloszterikus enzim szabályozása különösen fontos. Az enzimnek ADP-re van szüksége aktivátorként. Az ATP és a NADPH gátlóként hat (lásd a táblázatot). Az oxaloacetát és a citrát szintézise további szabályozási célpont. Az oxaloacetát katalizátorként működik az acetil-CoA szén-dioxiddá történő oxidációjában, és egyben a szukcinát-dehidrogenáz és a malát-dehidrogenáz inhibitoraként is működik. Mivel a C. csak a légzési lánchoz kapcsolódva történik, intenzitását az oxigénellátás is szabályozza. Anaerobiosis alatt a redukált NADH és FADH2 koenzimek képződése leállítja a citromsav ciklust.
Citromsav ciklus: A citromsav-ciklusban acetil-CoA-t és oxaloacetátot ad a citrát-szintáz (az úgynevezett kondenzáló enzim), a CoA-t elkülönítve. A ciklus során 2 CO2 szabadul fel, és a hidrogénatomokat négy különböző dehidrogenáz adja át összesen 3 NAD + és 1 FAD-ra, amelyek továbbadják hidrogénjüket, hogy ATP-t képezzenek a légzési láncban. C.-ban a szubsztrátlánc foszforilezése energiadús GTP-t eredményez, amely megfelel az ATP-nek. Az egyes reakciókat a következő enzimek katalizálják: (1) citrát-szintáz, (2) és (3) akonitáz, (4) és (5) izocitrát-dehidrogenáz, (6) α-ketoglutarát-dehidrogenáz, (7) szukcinát Tiokináz, (8) szukcinát-dehidrogenáz, (9) fumaráz, (10) malát-dehidrogenáz, (11) izocitrát-liáz, (12) malát-szintáz. A világos külső nyilak jelzik azokat a helyeket, ahol más lebomlási utakból származó szubsztrátumokat csempészhetnek a C. A középső világos vonalak mutatják a C. és a glioxilát-ciklus közötti kapcsolatot, amely akkor működik, ha a sejtek szubsztrátja acetát
Citromsav ciklus: A citromsav-ciklus szabályai