TRC reakcijos, fermentai, energetinė vertė. TR ciklo ryšys su audinių kvėpavimu. Flashcards
trumpa krebso ciklo eiga ir tikslas
Specifiniuose keliuose susidarę metabolitai patenka į bendrą metabolinį kelią – į Krebso ciklą. Krebso cikle acetilKoA yra oksiduojamas iki CO2, redukuojantis kofermentams. Redukuoti kofermentai teikia redukcinius ekvivalentus (e- ir H+) audinių kvėpavimo grandinei. Krebso ciklo tikslas yra paruošti substratų vandenilius sąveikai su deguonimi audinių kvėpavimo grandinėje.
kur vyksta krebso ciklas?
Krebso ciklas vyksta mitochondrijų matrikse, ten randami ir visi Krebso ciklo fermentai, kaip buvo manyta laisvai pasiskirstę matrikse. Dabartiniu metu atsiranda vis daugiau tyrimų, kurie rodo, kad fermentai vis tiktai yra susijungę į kompleksus, kuriuos palaiko labai silpni ryšiai arba kai kurie kaip sukcinatDG būna susijungę su membranomis.
krebso ciklo eiga, etapai
Krebso ciklas:
- AcetilKoa reaguoja su oksalo acetatu susidarant citratui.
- Citratas yra verčiamas izocitratu
- Izocitratas yra verčiamas α-oksoglutaratu.
- α-oksoglutaratas yra paverčiamas sukcinilKoA,
- SukcinilKoA yra verčiamas sukcinatu,
- Sukcinatas verčiamas fumaratu,
- Fumaratas .yra verčiamas malatu,
- Malatas yra verčiamas oksalo acetatu
acetilKoa reaguoja su oksalo acetatu susidarant citratui
AcetilKoa reaguoja su oksalo acetatu susidarant citratui. R-ją katalizuoja citratsintazė. Žinduolių citratsintazė yra sudaryta iš dviejų subvienetų maždaug po 49 kDa. Kiekviename subvienete yra aktyvusis centras, kuris randamas plyšyje tarp dviejų domenų. Kai oksalo acetatas prisijungia prie aktyvaus centro, jis indukuoja aktyviojo centro konformacinius pokyčius ir taip palengvina acetilKoA prisijungimą. Kai prisijungia acetilKoA, plyšys užsidaro ir tai apsaugo acetilKoA karbanijoną nuo protono iš vandens prijungimo ir susidaro tarpinis metabolitas – citroilKoA, kuris ir lieka prisijungęs prie aktyviojo centro. Antrajame reakcijos etape citroilKoA hidrolizuojamas vandens pagalba į citratą ir KoA.
citratas yra verčiamas izocitratu
Citratas yra verčiamas izocitratu. Šitos reakcijos fermentas yra akonitazė. Akonitazė turi kubo formos Fe-S centrą, kuris sujungtas su baltymine fermento dalimi. Pirmajame r-jos etape akonitazė stereospecifiškai atskelia vandenį nuo trečio anglies atomo (pirmiausia vandenilio atomą, tada atskyla OH grupė) ir susidaro tarpinis metabolitas – cis-akonitatas. Antrajame reakcijos etape katalizuojant akonitazei akonitatas rehidratuojamas, vėl prijungiamas vanduo, apsikeičiant vandenilio ir OH jonams padėtimis, ir tokiu būdu susidaro izocitratas. Šita reakcija yra grįžtama ir pati reakcija yra pasislinkusi daugiau citrato susidarymo linkme – r-jos mišinyje: 90% citrato, 3-4% cis-akonitato ir 6-7% izocitrato.
izocitratas yra verčiamas alfa-oksoglutaratu
Izocitratas yra verčiamas α-oksoglutaratu, katalizuojant izocitrato DG (oksidacinis dekarboksilinimas). Izocitratdehidrogenazė yra sudaryta iš 11 vienodų subvienetų, molio masė 380 kDa, kofermentas – NAD’as. Ji katalizuoja oksidacinio dekarboksilinimo reakciją. Ši r-ja yra egzergoninė, ΔG maždaug -5 kcal/mol. Ji įtraukia į priekį ir akonitazės katalizuojamą reakciją. Šita reakcija vyksta dviem etapais.
Pirmame etape yra oksiduojama izocitrato OH grupė prie antro anglies atomo ir susidaro oksalo sukcinatas (tarpinis produktas).
Antrajame etape vyksta oksalo sukcinato dekarboksilinimas. Būtent šitam etapui reikia Mn arba Mg jonų (papildomai). Taip susidaro pirma CO2 molekulė.
Šito fermento katalizuojama reakcija yra pirmas sąsajos taškas tarp Krebso ciklo ir audinių kvėpavimo, ir oksidacinio fosforilinimo, nes r-jos metu susidarė pirmasisi NADH, kitas susidaręs produktas - α-oksoglutaratas sieja Krebso ciklą su azoto apykaita. Be to, šitas fermentas yra svarbiausias reguliacinis Krebso ciklo fermentas.
alfa oksoglutaratas yra verčiamas sukcinilKoa
α-oksoglutaratas yra paverčiamas sukcinilKoA, katalizuojant α-oksoglutaratDG (oksidacinis dekarboksilinimas). Šitas fermentas yra multifermentinis kompleksas, kuris savo struktūra ir veikimu yra labai panašus į piruvatDG. Yra trys fermentai, penki tie patys izofermentai (kaip ir piruvatDG). Vykdo r-ją visiškai taip pat. Tik šiek tiek kitoks produktas susidaro. Šitoje r-joje susidaro antra CO2 molekulė, antras NADH ir sukcinilKoA, kuris yra makroerginis junginys. R-ja yra negrįžtama.
sukcinilKoA yra verčiamas sukcinatu
SukcinilKoA yra verčiamas sukcinatu, katalizuojant sukcinilKoAsintetazei (ji dar vadinama sukcinattiokinaze). Reakcija yra negrįžtama ir tai yra vienintelė šio ciklo substratinio fosforilinimo reakcija. Kurios metu susidaro makroergas GTP. Jei tai augalai ar bakterijos, gali susidaryti ATP, čia dalyvauja neorganinis fosfatas. R-ja vyksta per visą eilę tarpininkų, reakcijos ΔG = -0,7 kcal/mol. Be to, sukcinilKoA yra ta ciklo vieta, per kurią tarpiniai metabolitai lengvai patenka į Krebso ciklą (a.r. – valinas, izoleucinas) arba iš jo išeina.
sukcinatas verčiamas fumaratu
Sukcinatas verčiamas fumaratu katalizuojant sukcinatDG. Sukcinatdehidrogenazė – antras kvėpavimo grandinės kompleksas, integralinis vidinės mitochondrijų membranos baltymas, sudarytas iš dviejų subvienetų (didysis 70kDa, mažasis apie 30kDa). Fermentas yra stereospecifiškas: jis stereospecifiškai dehidrina sukcinatą, paimdamas iš jo du vandenilius ir visada susidaro L-fumaratas. Čia susidaro FADH2, kuris yra audinių kvėpavimo grandinės substratas. Fiziologinėmis sąlygomis šita reakcija yra grįžtama.
fumaratas yra verčiamas malatu
Fumaratas yra verčiamas malatu, katalizuojant fermentui fumarazei. Šis fermentas yra tetrameras – molio masė maždaug 200 kDa. Fermentas yra stereospecifiškas fumarato transformai, prijungia vandenį tam tikrose padėtyse (H ir OH) ir visada susidaro L eilės malatas. Reakcija yra grįžtama.
malatas yra verčiamas oksalo acetatu
Malatas yra verčiamas oksalo acetatu katalizuojant malatDG, su kofermentu NAD’u ir vėl susidaro NADH. MalatDG yra panaši į visas anerobines DG. Jos katalizuojama r-ja yra endergoninė, todėl oksalo acetato koncentracija mitochondrijų matrikse yra gana maža ΔG = +7 kcal/mol. Tačiau citratsintazės katalizuojama reakcija pastoviai naudoja susidariusį oksalo acetatą ir tai traukia šitą reakciją į priekį (be to, NADH’as labai greitai reoksiduojamas audinių kvėpavimo grandinėje).
krebso ciklo sumos lygtis
–
krebso ciklo energetinės išraiškos ir produktai
Krebsociklo sumos lygtis. Energinė vertė (nuo acetilKoA) - 12 mol ATP. (nuo piruvato skaičiuojant - 15 mol). Be to, susidaro 8 vandeniliai, kurie eina į audinių kvėpavimo grandinę ir rezultate duoda 300 ml endogeninio vandens, kai redukciniai ekvivalentai pereina audinių kvėpavimo grandinę. Pačiame krebso cikle per parą susidaro maždaug 500l CO2.
