Кребсов циклус

Из пројекта Википедија

У гликолизи крајњи продукат је пирогрожђана киселина настала из глукозе. У аеробним условима, следећи корак у стварању преко потребне ћелијске енергије је оксидативна декарбоксилација пирогрожђане киселине и настанак ацетил коензим А (скр. ацетил КоА). Ова активирана ацетил јединица је затим комплетно оксидована до угљен диоксида серијом реакција које чине Кребсов циклус, а који се такође назива и циклус лимунске киселине. Овај циклус је такође и последња заједничка путања за стварање енергије оксидацијом амино киселина, угљених хидрата и масних киселина.

Оксидативна декарбоксилација пирогрожђане киселине и претварање исте у ацетил КоА се одвија у митохондријском матриксу и управо ова корак је карика која повезује гликолизу и Кребсов циклус. Једначина ове декарбоксилационе реакције је

• Пирогрођжана киселина + КoА + NAD⁺ → Aцетил КоA + CO₂ + NADH

Ензим који катализује ову реакцију је уствари комплекс ензима пирогрођжане киселина дехидрогеназа.

Садржај 1 Увод 1.1 Реакције Кребсовог циклуса 1.1.1 Цитрат 1.1.2 Изоцитрат 1.1.3 α - Кетоглутарат 1.1.4 Сукцинил КоА 1.1.5 Сукцинат 1.1.6 Фумарат 1.1.7 Малат 1.1.8 Регенерација Оксалоацетата 2 Циклус

[уреди] Увод

Упроштенији приказ Кребсовог циклуса је приказан на слици. Циклус почиње тако што се Оксалоацетат (једињење од четири угљеникова атома) кондензује са ацетил јединицом (једињење од два угљеникова атома) и тиме стварају Цитрат (једињење са шест угљеникових атома). Изомер цитрата се затим декарбоксилује и резултира у стварању α - Глутарата, који се затим опет оксидативном декарбоксилацијом претвара у Сукцинат (једињење са четири угљеникова атома). Серијом реакција оксалоацетат се регенерише из Сукцината.

[уреди] Реакције Кребсовог циклуса

[уреди] Цитрат

Циклус почиње једињењем оксалоацетата и КоА. Оксалоацетат реагује са ацетил КоА и водом и резултира са цитратом и КоА. Рекација је типа алдол кондензације, праћена са хидролизом. Ензим који катализује ову реакцију је цитрат синтаза. Оксалоацетат се једини са ацетил КоА и ствара ацитрил КоА, који се хидролизом конвертује у цитрат и КоА.

[уреди] Изоцитрат

Цитрат мора бити трансформисан у изоцитрат, једињење са шест угљеникових атома, како би оксидативна декарбоксилација била могућа. Кораци изомериације цитрата се састоје од дехидрације, праћене хидрацијом. Овом изомерацијом се врши замена места водониковог атома и ОН групе. Ензим који катализује оба корака је аконитаза, јер је међу корак изомеризације цис-Аконитат.

[уреди] α - Кетоглутарат

Прва од укупно четири оксидативно-редукционе реакције је добијање Кетоглутарата. Оксидативна декарбоксилација изоцитрата је катализована ензимом изоцитрат дехидрогеназа.

Изоцитрат + НАД → α - Кетоглутарат + CO₂ + НАДХ

Међу корак ове трансформације је оксалосукцинат, иначе нестабилна β - киселина, која приликом реаговања са ензимом, губи CO₂ и формира Кетоглутарат. Ова реакција Кребсовог циклуса је веома важна, јер брзина ове реакције, и самим тим брзина стварања α - Кетоглутарата, одређује свеукупну брзину циклуса.

[уреди] Сукцинил КоА

Конверзација изоцитрата у алфа-Кетоглутарат је праћена другом оксидативно декарбоксилационом реакцијом, формација сукцинил КоА.

α - Кетоглутарат + НАД + КоА → Сукцинил КоА+ CO₂ + НАДХ

Реакција је катализована комплексом ензима α - Кетоглутарат дехидрогеназом.

Веза између сумпора и КоА у једињењу сукцинил КоА је богата енергијом. ΔG°' за хидролизу ове везе је -8 кило калорија по молу, што је приближно хидролизи АТП-а, чија износи ΔG°' ~ -7.3 кило калорија по молу. Хидролиза ове везе производи ГТП (гуанин трифосфат) фосфорилацијом ГДП (гуанин дифосфат).

Фосфорилација ГДП-а:

Сукцинил КоА + Пi + ГДП → Сукцинат + ГТП + КоA ; ΔG°'= -0.8 kcal/mol

[уреди] Сукцинат

[уреди] Фумарат

Сукцинат бива оксидован ензимом сукцинат дехидрогеназа до фумарата. ФАД (флавин аденин динуклеотид) преузима водоникводоников атом, уместо НАД+, који се користи у остале три редокс реакције Кребсовог циклуса. Разлог употребе ФАД уместо НАД+ је тај да је промена слободне енергије недовољна како би се НАД редуковао у НАДХ.

[уреди] Малат

Хидрацијом фумарата добија се малат. Фумараза, катализатор ове реакције, катализује стереоспецифичну транс адицију водониковог атома и ОН групе. ОН група се додаје само једној страни двогубе везе, те се овом реакцијом добија Л изомер Малата (Л-Малат).

[уреди] Регенерација Оксалоацетата

Последњи корак циклуса је оксидација малата како би се регенерисао оксалоацетат. Катализатор ове реакције је малат дехидрогеназа, у којој НАД⁺ прихвата водоников атом.

Једначина Кребсовог циклуса је:

Acetyl-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + P_i + 3 H₂O →
CoA-SH + 3 NADH + H⁺ + FADH₂ + GTP + 2 CO₂ + 3 H⁺

[уреди] Циклус