CIKLUS LIMUNSKE KISELINE

Question 1

Što je ciklus limunske kiseline?

Answer 1

• metabolički put u kojem se oksidiraju molekule ugljikovih spojeva (gorivo), najčešće u obliku acetil-CoA
• odvija se isključivo aerobno
• u unutrašnjosti mitohondrija
• serija reakcija kojima se u potpunosti oksidiraju derivati glukoze do CO2
• aerobnom razgradnjom glukoze pridobiva se većina molekula ATP
• završni zajednički put oksidacije molekula goriva – ugljikohidrata, masnih kiselina, aminokiselina

Question 2

Koja je uloga ciklusa limunske kiseline?

Answer 2

1. ulaz u aerobni metabolizam bilo koje molekule koja se može prevesti u acetilnu skupinu (ili komponentu TCA ciklusa)
2. glavni put interkonverzije metabolita - izvor preteča za gradivne blokove molekula poput a.k. (za njihovu sintezu transaminacijom supstrata), nukleotidnih baza, porfirina, supstrata za glukoneogenezu, sintezu masnih kiselina
3. prikupljanje visokoenergijskih e- iz ugljikovih spojeva (ugljikovi spojevi se oksidiraju, a reducirani koenzimi se potom naknadno reoksidiraju u respiratornom lancu koji je povezan sa stvaranjem ATP-a)

Question 3

Kako ugljik ulazi i izlazi iz krebsovog ciklusa?

Answer 3

• dva ugljikova atoma ulaze u ciklus kao acetilne jedinice
• dva ugljikova atoma napuštaju ciklus u obliku 2 molekule CO2
• sam ciklus ne stvara velike količine ATP niti uključuje kisik kao reaktant

Question 4

U koliko oksidacija acetilnih molekula može sudjelovati oksaloacetat?

Answer 4

Jedna molekula oksaloacetata može sudjelovati u oksidaciji mnogih acetilnih molekula, jer se obnavlja na kraju jednog prolaska kroz ciklus.
Proces je aeroban iako ne uključuje kisik kao reaktant – on je krajnji oksidans reduciranih koenzima.

Question 5

Kako je ciklus limunske kiseline povezan s glikolizom?

Answer 5

oksidacijska dekarboksilacija piruvata u matriksu mitohondrija
VAŽNOST KORAKA:
ireverzibilna reakcija koja povezuje glikolizu i CLK
piruvat + CoA + NAD+ → acetil-CoA + CO2 + NADH + H+
enzim: piruvat-dehidrogenaza

Question 6

Koliko enzima i koenzima je potrebno za sintezu acetil-CoA?

Answer 6

Za sintezu acetil-CoA potrebna su 3 enzima i 5 koenzima!

izrazito složen mehanizam reakcije (koordinirana kataliza)
koenzimi:
TPP tiamin-pirofosfat
lipoična kiselina
FAD
CoA
NAD+
svi međuprodukti oksidacijske dekarboksilacije vezani su na enzimski kompleks

– dihidrolipoil-transacetilaza: katalizira prijenos acetilne skupine na CoA
- piruvat-dehidrogenaza: katalizirana reakcija je oksidacijska dekarboksilacija piruvata
- dihidrolipoil-dehidrogenaza: katalizira obnavljanje oksidiranog oblika lipoamida (prostetičke skupine)

Question 7

Koji je prvi korak ciklusa TCA?

Answer 7

spajanje oksaloacetata s acetilom acetil-koenzima A (uz H2O)
VAŽNOST KORAKA:
stvara se veza ugljik-ugljik između metilnog ugljika acetil-CoA i karbonilnog ugljika oksaloacetata čime nastaje međuprodukt citril-CoA koji se hidrolizira u citrat i CoA
enzim citrat-sintaza sprječava neželjene reakcije (hidrolizu acetil-CoA)

Question 8

Kako se citrat izomerizora u izocitrat?

Answer 8

izomerizacija citrata u izocitrat
VAŽNOST KORAKA:
hidroksilna skupina citrata nije pravilno smještena za reakciju dekarboksilacije
enzim: akonitaza
dehidratiranje i rehidratiranje

Question 9

Kako alfa-ketoglutarat nastaje iz izocitrata?

Answer 9

oksidacija i dekarboksilacija izocitrata
VAŽNOST KORAKA:
redoks reakcija kojom nastaje prvi NADH s visokim potencijalom prijenosa e-
brzina stvaranja –ketoglutarata određuje brzinu cijelog TCA!

izocitrat + NAD+  –ketoglutarat + CO2 + NADH
enzim: izocitrat-dehidrogenaza

Question 10

Što dobivamo oksidacijom i karboksilacijom alfa-ketoglutarata?

Answer 10

sukcinil - Coa

oksidacija i dekarboksilacija –ketoglutarata
VAŽNOST KORAKA:
druga redoks reakcija kojom nastaje NADH s visokim potencijalom prijenosa e- i energijom bogat spoj sukcinil-CoA
stvaranje tioesterske veze s CoA
enzim: –ketoglutarat-dehidrogenaza

Question 11

Kako nastaje sukcinat?

Answer 11

cijepanje tioesterske veze
VAŽNOST KORAKA:
jedina reakcija u TCA koja izravno stvara spoj s visokim potencijalom prijenosa fosforilnih skupina
enzim: sukcinil-CoA sintetaza

Question 12

Što se dalje događa sa sukcinatom?

Answer 12

prevođenje metilenske skupine u karbonilnu prvom oksidacijom, hidratiranjem i drugom oksidacijom
VAŽNOST KORAKA: regeneracija oksaloacetata
FAD je akceptor e- u reakcijama u kojima se uklanjaju 2 atoma vodika sa supstrata
enzim sukcinat-dehidrogenaza je u izravnoj vezi s respiracijskim lancem koji povezuje TCA sa stvaranjem ATP

hidratacija fumarata
enzim fumaraza je stereospecifična i katalizira trans-adiciju H+ i OH- kojom nastaje L-malat

oksidacija malata u oksaloacetat
enzim malat-dehidrogenaza

Question 13

Koja je sumarna reakcija siklusa limunske kiseline?

Answer 13

acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O →
2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA

Question 14

Gdje se oksidiraju NADH i FADH2?

Answer 14

NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid)
i
FADH2 (flavin-adenin-dinukleotid) oksidiraju se u elektron-transportnom lancu

Question 15

Može li se acetil-CoA pretvoriti natrag u glc?

Answer 15

NE
stvaranje acetil-CoA iz piruvata je ireverzibilan korak u životinja i zato se acetil-CoA ne može pretvoriti natrag u glc

Question 16

Što se događa ako imao visoku koncentraciju reakcijskih produkata?

Answer 16

visoka koncentracija reakcijskih produkata inhibira reakciju (ukoliko je konc. acetil-CoA i NADH velika, ne treba metabolizirati piruvat u acetil-CoA; energijske potrebe stanice su podmirene)

Question 17

Kako je reguliran ciklus limunske kiseline?

Answer 17

• visoka konc. ATP – brzina ciklusa se smanjuje
• NADH inhibira izocitrat-dehidrogenazu i –ketoglutarat-dehidrogenazu
• sukcinil-CoA
• citrat  citoplazma  fosfofruktokinaza  zaustavljanje glikolize  masne kiseline

Question 18

Napravi šematski prikaz ciklusa limunske kiseline?