Citroenzuurcyclus
Van Wikipedia
De citroenzuurcyclus of Krebs-cyclus is in de biochemie een serie van chemische reacties waarbij één van de uitgangsstoffen weer teruggevormd wordt. De reacties zijn samen verantwoordelijk voor de laatste stap in de dissimilatie van eiwitten, vetten en suikers tot kooldioxide en water. Daarbij wordt een deel van de energierijke metabolieten (ATP, NADH, etc.) gemaakt die de cel gebruikt.
De naam Krebs-cyclus is afkomstig van Sir Hans Adolf Krebs die in 1953 de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde kreeg voor de ontdekking van de cyclus.
De cyclus komt voor in alle bekende organismen. In prokaryoten vinden de reacties van de citroenzuurcyclus in het cytoplasma plaats. In eukaryoten in mitochondria. Virussen hebben geen citroenzuurcyclus, maar zij worden over het algemeen niet als organismen beschouwd.
De citroenzuurcyclus begint met de overdracht van een acetyl groep ( CH3C(O)- ) van Acetyl-CoA (stof XI in onderstaand schema) aan oxaalazijnzuur (stof X in het schema). In deze stap wordt citroenzuur (stof I) gevormd. Alle dissimilatieprocessen produceren acetyl-CoA, en leveren daarmee de grondstof voor de citroenzuurcyclus.
In de reacties van de cyclus is citroenzuur zowel het begin als het einde van de reactieketen. In deze reacties worden de koolstof- en waterstof-atomen die via de acetylgroep aan oxaalazijnzuur gekoppeld zijn tot kooldioxide en water verwerkt. Uiteindelijk ontstaat weer oxaalazijnzuur dat weer met acetyl-CoA kan reageren.
| Molecuul | Enzym | Reactietype | Reactanten/ Coënzymen |
Producten/ Coënzymen |
|---|---|---|---|---|
| I. citroenzuur | 1. Aconitase | Dehydratatie | H2O | |
| II. cis-aconietzuur | 2. Aconitase | Hydratatie | H2O | |
| III. Iso-citroenzuur | 3. Isocitraat Dehydrogenase | Oxidatie | NAD+ | NADH+H+ |
| IV. Oxaal-barnsteenzuur | 4. Isocitrate Dehydrogenase | Decarboxylatie | ||
| V. α-ketoglutaarzuur | 5. α-ketoglutaarzuur
Dehydrogenase |
Oxidatieve Decarboxylatie | NAD+ CoA-SH |
NADH+H+ CO2 |
| VI. Barnsteenzuur-CoA | 6. Succinyl-CoA Synthetase | Hydrolyse | GDP Pi |
GTP CoA-SH |
| VII. Barnsteenzuur | 7. Succinaat Dehydrogenase | Oxidatie | FAD+ | FADH2 |
| VIII. Fumaarzuur | 8. Fumerase | Additie (H2O) | H2O | |
| IX. L-Appelzuur | 9. Malaat Dehydrogenase | Oxidatie | NAD+ | NADH+H+ |
| X. Oxaalazijnzuur | 10. Citraat Synthetase | Condensatie | ||
| XI. Acetyl-CoA |
De somformule van alle reacties in de cyclus is:
- Acetyl-CoA + 3NAD+ + FAD+ + ADP + Pi ⇒
CoA-SH + 3NADH + H+ + FADH2 + ATP + 2CO2
[bewerk] Verbranding
Niet alleen glucose kan worden verbrand ook andere stoffen kunnen als brandstof dienen voor het lichaam. De moleculen hoeven dan niet eerst in glucose te worden omgezet, ze kunnen op allerlei plaatsen in het proces worden gebruikt.
- Vetten worden omgezet in glycerol en vetzuren, koolhydraten worden omgezet in glucose en eiwitten worden aminozuren.
- Bij de glycolyse wordt met behulp van verschillende bestanddelen pyrodruivenzuur gemaakt. Dit proces vindt plaats in het cytosol van de cel. Zo wordt bijvoorbeeld glycerol gebruikt (bestanddeel van de vetten), glucose en een deel van de aminozuren. In totaal vijf aminozuren van de 23 die er zijn. De glucose wordt tijdens de glycolyse in tien stappen omgezet in pyrodruivenzuur met behulp van enzymen. Door middel van zuurstof kan het pyrodruivenzuur de mitochondrion van de cel in en wordt het acetyl coA enzym gevormd.
- Bij de vorming van het Acetyl coenzym A kunnen ook een aantal aminozuren gebruikt worden. Bij deze stap is de aminogroep van de aminozuren in de vorm van ammoniak of ureum als afvalstof afgescheiden. Van de vetzuren wordt steeds een acetylgroep afgesplitst, deze wordt verbonden met coënzym-A. De vorming van het acetyl coA enzym is nodig omdat anders de citroenzuurcyclus' niet kan plaats vinden. Dit proces vindt plaats in de mitochondriën van de cel.
- De citroenzuurcyclus is een serie van chemische reacties in een kring. Door de citroenzuurcyclus, ook wel krebcyclus genoemd, leveren de eiwitten, vetten en koolhydraten uiteindelijk energie. Het is ook de laatste fase waarin koolhydraten en eiwitten worden afgebroken en het eindstation voor de vetverbranding. De aminozuren die niet via acetyl-CoA in de citroenzuurcyclus opgenomen kunnen worden, worden via specifieke reacties omgezet in stoffen uit de citroenzuurcyclus.
- De uiteindelijk vrijgemaakte energie gebruikt de cel voor groei, herstel en transport.
[bewerk] Anaerobe stofwisseling
Bij anaerobe stofwisseling (afwezigheid van zuurstof) stopt de citroenzuurcyclus. Er wordt dan slechts een klein deel van de energie uit de verbranding gewonnen. In plaats van water wordt er, afhankelijk van het organisme, melkzuur of alcohol geproduceerd.
[bewerk] Giftige verbindingen
De verbinding fluorcitroenzuur bindt veel sterker aan het enzym aconitase dan citroenzuur. Wanneer een gefluoreerde acetylgroep aan de citroenzuur wordt aangeboden blokkeert het gevormde fluorcitroenzuur het aconitase-enzym, en stopt de cyclus. Dit is de reden voor de zeer grote giftigheid van fluorazijnzuur.
