Citromsav ciklus - az anyagcsere központja

központja

A citromsavciklus meghatározása

A citromsav ciklus (más néven Krebs ciklus, citromsav ciklus vagy trikarbonsav ciklus) ciklikus anyagcsere folyamat. A mitokondriumok mátrixterében zajlik, és fontos szerepet játszik a Anabolizmus (Építés) és Katabolizmus (Szétszerelés).

Reakcióciklusonként 1 acetil-CoA - 2 CO2 megtért. A keletkező energiát az alakja rögzíti 3 NADH + H +, 1 FADH2 és 1 GTP. A NADH + H + és FADH2 elektronjait a légzési láncban használják ATP szintézishez.

A citromsav-ciklus funkciói

A citromsavciklust "a közbenső anyagcsere központjának" nevezik, mivel számos metabolikus úton központi szerepet játszik. A legfontosabb funkciója azonban az Elektronok beszerzése a légzési lánchoz az acetil-CoA oxidálásával.

A szükséges acetil-CoA-t a Zsírsavak β-oxidációja és a oxidatív dekarboxilezés nak,-nek glikolízis eredményeként Piruvát. De néhány aminosav, mint például az izoleucin, a leucin és a triptofán, szintén acetil-CoA-re bomlik.

A citromsav-ciklusnak más fontos funkciói is vannak:

  • Ő határozza meg a végső útvonalat Az aminosavak bontása amelyek nem bomlanak acetil-CoA-ra vagy piruvátra.
  • Ő szállít Kiindulási anyagok az aminosavak új szintéziséhez, mint például az aszpartát oxalacetátja.
  • A citromsav ciklus reakciótermékeinek elágazásával más anyagcsere útvonalak táplálhatók: a citrát a Zsírsavszintézis, Oxaloacetát ahhoz Glükoneogenezis vagy szukcinil-CoA a 8-amino-levulinsav képződéséhez a kiindulási anyagként Hem szintézis.

A citromsav-ciklus reakciói

Még ha nehéz is, érdemes ezeket az egyes lépéseket, beleértve a megfelelő szerkezeti képleteket, részletesen megtanulni a Physikum számára, mivel ezek gyakran megjelennek a szóbeli és az írásbeli vizsgán.

Kép: Yikrazuul „Citrát-ciklusa”. Engedély: CC BY 3.0

1. lépés: Acetil-CoA + oxaloacetát → citrát

A Citrát szintáz katalizálja az acetil-CoA átvitelét oxaloacetátba citrát képződésével. H2O-t vezetünk be és az A koenzimet szétválasztjuk, az acetil-CoA nagy energiájú tioészter kötése hidrolízissel hasad fel.

2. lépés: citrát → izocitrát

A Aconit-hidratáz, akonitáznak is nevezik, a citrátot izocitráttá alakítja. Az OH-csoport mozgatásával a tercier alkohol másodlagos alkohollá válik. Az izomerizáció köztitermékét cisz-akonitátnak nevezzük.

3. lépés: izocitrát → α-ketoglutarát

A Izocitrát-dehidrogenáz katalizálja az izocitrát NAD + -függő oxidációját. Ez létrehozza az instabil oxalucinát köztiterméket, amely ezt követően spontán dekarboxilálódik szukcinil-CoA-vá. Ebben a reakció lépésben a első oxidációs reakció valamint a első dekarboxilezés helyett a citromsav-ciklus - 1 NADH + H + és felszabadítása CO2.

4. lépés: a-ketoglutarát → szukcinil-CoA

A α-ketoglutarát-dehidrogenáz egy nagy enzim komplex, amely nagyon hasonlít a piruvát-dehidrogenázhoz. Szüksége volt erre oxidatív dekarboxilezés az a-ketoglutaráttól a szukcinil-CoA-ig a következő kofaktorok: tiamin-pirofoszfát, liponamid, A koenzim, FAD és NAD +. Azt Ismét CO2 és további 1 NADH + H keletkezik + a légzési lánc számára.

Ha tiaminhiány van (pl. Az alkoholizmus alultápláltsága miatt), akkor a Wernicke encephalopathia, mivel az α-ketoglutarát és a piruvát-dehidrogenáz egyaránt függ a tiamintól, mint kofaktortól. Ha ez a két enzim már nem működik megfelelően, a glutamát felhalmozódik, és csökken a glükózfelhasználás, ami végül agysejtkárosodáshoz vezet.

5. lépés: Szukcinil-CoA → szukcinát + CoA + GTP

A szukcinil-CoA nagy energiájú tioészter kötésének hidrolízisét az enzim katalizálja Szukcinil-CoA szintetáz. Az A koenzimet szétválasztották, így a szukcinát már jelen van. A felszabadult energia megszokta 1 GTP szintetizálni - is A szubsztrátlánc foszforilezése hívott.

Ha a GTP foszfátcsoportját átviszi az ADP-be, ATP-t kap: GTP + ADP → GDP + ATP. Ez a reakció azonban önmagában nem része a citromsav ciklusnak.

6. lépés: szukcinát → fumarát + FADH2

A FAD-függő Szukcinát-dehidrogenáz elvégzi a szukcinát fumaráttá történő oxidációját. Ez történik egy kettős kötés kialakulásával és a 1 FADH2.

Fontos jellemzője, hogy a Szukcinát-dehidrogenáz mivel a citromsavciklus egyetlen enzime nem szabad a mátrix térben, hanem a belső mitokondriális membránban horgonyzik. Ez lehetővé teszi, hogy FADH2 elektronjait közvetlenül a légzési láncba táplálja, és ezt azután komplex II-nek nevezik.

7. lépés: fumarát + H2O → malát

A víz hozzáadása a fumaráthoz katalizálja a Fumarát-hidratáz - fumaráznak is nevezik - és malátképződéshez vezet.

8. lépés: malát → oxaloacetát

A NAD + függő Malát-dehidrogenáz oxidálja a malátot oxaloacetáttá, amelyet azután ismét felhasználnak szubsztrátként a citromsav-ciklus 1. lépésében. Ez teremt 1 NADH + H + a légzési lánc számára.

A citromsav-ciklus energiaháztartása

A légzési láncban a citromsavciklus fent említett hozama a következő energiaértékeket biztosítja:

  • 1 NADH + H + megteszi körülbelül 2,5 ATP-re.
  • 1 FADH2 megvalósult körülbelül 1,5 ATP-re.

A citromsavciklus minden egyes ciklusához rögzített energiát generálnak: 7,5 ATP 3x NADH + H + + 1,5 ATP 1 FADH2-től + 1 ATP 1 GTP-től (mint energetikailag egyenértékű) - ennek összege kb. 10 ATP.

A régebbi irodalomban a NADH + H + és a FADH2 energetikai hozamát túlbecsülték, ezért nem szabad összekeverni, ha olvasol valamit az ATP 12 molekula összhozamáról.

Memento a citromsav ciklushoz

A következő Memorandum segít megjegyezni a citromsav-ciklus lépéseit:

  • Citrusonen = Citrnál nél
  • énm = ÉN.szocitrat
  • Koma = (α)-Ketoglutatrat
  • ind = S.uccinil-CoA
  • uper = S.uccinat
  • für = F.umarat
  • megy = M.alat
  • Oma = Oxalacetát, A.cetil-CoA

A citromsav-ciklus szabályozása

A citromsav ciklust nagyrészt a következő három tényező szabályozza:

  1. Dem Szubsztrátok ajánlata, ide tartoznak a NAD + és a FAD kofaktorok is
  2. Dem A termékek felhalmozódása
  3. A Gátlás visszacsatolás útján

Az alábbi táblázat megmutatja, hogy a citromsav-ciklus egyes enzimjei mennyiben aktiválódnak vagy gátlódnak:

enzim Aktiválás: Gátolta
Citrát szintáz ADP, oxaloacetát, acetil-CoA (és így a piruvát DH magas aktivitása) Citrát, NADH + H +, ATP, szukcinil-CoA
Izocitrát-dehidrogenáz ADP, Ca 2+ ATP, NADH + H +
α-ketoglutarát-dehidrogenáz Kb. 2+ Szukcinil-CoA, NADH + H +
Szukcinát-dehidrogenáz Szukcinát Oxalacetát

mellett Piruvát-dehidrogenáz összefüggésnek tűnik a glikolízis és a citromsav körforgása között Izocitrát-dehidrogenáz hogy a legnagyobb hatással legyen a citromsav-ciklus aktivitására.

Mivel a citromsav-ciklus olyan köztitermékeket is szintetizál, amelyek szükségesek más anyagcsere-utakhoz, biztosítani kell, hogy a ciklus egyedi reakciói annak ellenére zajlanak le, hogy a teljes ciklus gátolt. Ezért van a citromsav-ciklus nem kulcsfontosságú enzim. A hormonok nincsenek közvetlen hatással a citromsav-ciklus enzimjeire.

Anaplerotikus reakciók

Anaplerotikus reakciók Metabolikus utak, amelyek a citromsav-ciklus ellátására szolgálnak, úgy, hogy az ne fogyjon ki a szükséges szubsztrátokból. Szemléltetésképpen: Ha a test jelenleg sok glükoneogenezist végez, és így sok oxaloacetátot von le a citromsav-ciklusból, akkor most hiányozna az oxaloacetát az első reakció lépésnél (acetil-CoA + oxaloacetát → citrát).

Annak érdekében, hogy ez az életveszélyes helyzet ne forduljon elő, ott vannak az anaplerotikus reakciók. A teszt szempontjából releváns Piruvát-karboxiláz-reakció: piruvát + CO2 + ATP ↔ oxaloacetát + ADP + P. A piruvát-karboxiláz enzim így katalizálja a piruvát és a szén-dioxid átalakulását oxaloacetattá, miközben ATP-t fogyaszt, és így biztosítja, hogy az oxaloacetát mindig rendelkezésre álljon a citromsav-ciklus szubsztrátjaként.

A citromsav ciklus, mint a köztes anyagcsere amfibol központja

Először is felmerül a kérdés: "Mit jelent az amfibol?". Az egyik beszél amfibol, ha az anyagcsere útja egyaránt katabolikus és anabolikus.

Aminosav anyagcsere: Sok aminosavat a citromsav-ciklus szubsztrátjaira bontanak, de szubsztrátként szolgálnak más aminosavak, pl. B. nem esszenciális aminosavak szintéziséhez, mint pl Glutamát és Aszpartát. A glutamátot a Transzamináció az a-ketoglutarátból és az aszpartátból oxalacetát transzaminálásával.

Szénhidrát anyagcsere: Egyrészt a glikolízis a citromsav-ciklusba áramlik a piruvát-dehidrogenáz kapcsolaton keresztül, másrészt az oxaloacetát a glükoneogenezis szubsztrátja. Soha nem szabad elfelejteni ezen a ponton, hogy a Piruvát-dehidrogenáz reakció Maga az acetil-CoA soha nem szolgálhat szubsztrátként a glükoneogenezishez.

Zsírsavak és szteroidok: Az acetil-CoA alkalmazásával a β-oxidáció biztosítja a kiindulási szubsztrátot a citromsav-ciklushoz, és ugyanakkor a citrátot használják zsírsavak és koleszterin vagy szteroidok szintéziséhez.

Ne felejtsd el, hogy a Porfirinek vagy hem szintézise a citromsav-ciklustól, nevezetesen a szukcinil-CoA közbenső termékétől függ.

Népszerű vizsgakérdések a citromsavciklusról

A megoldások a referenciák alatt találhatók.

1. A citromsav-ciklus egyes enzimjei a NAD + -t használják koenzimként. Melyik csillagkép helyes?

  1. Izocitrát-dehidrogenáz, szukcinát-dehidrogenáz, malát-dehidrogenáz
  2. Izocitrát-dehidrogenáz, α-ketoglutarát-dehidrogenáz, malát-dehidrogenáz
  3. A citromsav-ciklus összes dehidrogenázja
  4. Aconitáz, szukcinát-dehidrogenáz, α-ketoglutarát-dehidrogenáz
  5. Izocitrát-dehidrogenáz, szukcinil-CoA-szintetáz, szukcinát-dehidrogenáz

2. Mi nem az α-ketoglutarát-dehidrogenáz kofaktora?

  1. NAD +
  2. HÓBORT
  3. A koenzim
  4. Mg 2+
  5. Tiamin

3. Melyik állítás téves a citromsav-ciklusról?

  1. A citromsav-ciklus a mitokondriumok mátrixterében zajlik.
  2. Az α-ketoglutarát-dehidrogenáz a citromsav-ciklus kulcsfontosságú enzime.
  3. A citromsav ciklusban ATP nem képződik.
  4. A hormonoknak nincs közvetlen szerepük a citromsav-ciklus szabályozásában.
  5. Krebs-ciklusnak is nevezik.

dagad

Rassow, Hauser, Netzker, Deutzmann: Dual Biochemistry Series, 2. kiadás, Thieme-Verlag

M. Königshoff, T. Brandenburger: Rövid tankönyvbiokémia, 3. kiadás, Thieme-Verlag

Fung, Althaus, Poth: Tények 1. orvosi vizsgálat, 1. kiadás, Urban & Fischer

Eggemann, Isabel: MEDI-LEARN szkriptsorozat biokémia 1, energiacsere, 2. kiadás, MEDI-LEARN Verlag

Megoldások a kérdésekre: 1B, 2D, 3B