Citrát ciklus (krebs ciklus)
Citrátciklus - citromsav ciklusa - trikarbonsavak ciklusa (CTC) és végül egy Krebs ciklus * ugyanazon eljárás különböző megnevezései. Ez a folyamat, figuratív módon, az a fő tengely, amely körül szinte minden létező sejt metabolizálódik. Az értéke ebben a ciklusban, eredetileg feltételezték magyarázat a teljes elégetéséhez piruvát (és így, szénhidrátok), valamint a két- és három-szén végterméke a zsírsav-oxidáció, közzé további túl az ilyen és hasonló tiszta katabolikus kapcsolatos funkciók energiatermelés. A Krebs-ciklus olyan "fókusz", amelyben az összes anyagcsere-út konvergál. Ezért, annak reakció szubsztrátok és döntő szerepet játszanak a bioszintézis (anabolizmus) egy sor fontos vegyületek: aminosavak, purinok, pirimidinek, szénhidrátok, zsírsavak hosszú láncú és más porfirineket.
A probléma rövid története.
Tanulmányok a oxidációs számos szerves vegyületek, köztük a mono-, di- és trikarbonsavak állati szövetekből készült indítottak 20-es években a múlt század, a tudósok Thunberg és Battelli és Stern. Ezek a tudósok megállapították, hogy számos, a tesztelt szubsztrátokat csak szukcinát, fumarát, malát és citrát-oxidált készítmények béka izom olyan sebességgel, amely elég nagy ahhoz, hogy a vegyületek, azt állítva, a szerepe a köztes oxidációs termékek a zsírok és szénhidrátok. 1936-ban Marcius és Knoop azt javasolta, hogy a citrátot az alábbiakban ismertetett módon szukcinátvá alakítsák:
Citrát → Isocitrate → Oxalosuccinate → # 945; -Ketoglutarát → szukcinát.
A következőkben, a Krebs őket alapján a készlet tényt képződésének citromsav (a galamb mellizmon) a piruvát és oxálacetát arra a következtetésre jutott, hogy ha a fenti reakciót ábrázolják, mint egy ciklus, amely azzal magyarázható, a teljes oxidációja piroszőlősav és három molekula CO2:
Pyruvate + Oxaloacetate → Citrate → cis-Aconitate → Isocitrate →
# 945; -Ketoglutarát → Szukcinát → Fumarate → Malát → Oxaloacetát.
* Hans Krebs - kiemelkedő angol biokémikus, született Németországban, - kapott 1953-ban.
Nobel-díjat élettanilag vagy orvostudományban a közbenső anyagcserét célzó munkában.
Az alábbiakban felsoroljuk a megfigyelések erősen azt sugallják, hogy ez a szekvencia a reakciók (együtt annak minden változtatás, amit a későbbiekben majd) valóban a fő módja a felbomlása piroszőlősav és ecetsav (részt vesz a ciklus acetil-CoA) a szövetekben az összes állat, kezdve az emberekkel, és magasabb növényekkel és számos mikroorganizmussal végződnek.
1. Kimutatták, hogy a ciklus javasolt köztes termékei valóban jelen vannak a vizsgált szövetek többségében. Ezenkívül ezeknek a vegyületeknek az oxidációs sebessége meglehetősen magasnak bizonyult, azaz amely teljesen megfelel a résztvevők átalakulásának a ciklusban.
2. A di- és trikarbonsavak bármelyikének hozzáadása nagymértékben növeli az endogén légzés intenzitását. Ugyanakkor az oxigénfelvétel sokszor nagyobb, mint az a mennyiség, amelyre a leginkább hozzáadott vegyület oxidálása szükséges. Ez az utóbbi tény, amely legmeggyőzőbben jelzi az oxidációs folyamat ciklikus jellegét, mivel ha a hozzáadott szubsztrátok katalitikusan járnak el, nem sztöchiometrikusan, akkor a reakció során (legalább részben) regenerálódniuk kell.
3. A malonsav alacsony koncentrációban a borostyánkősav fumársavvá konvertálásának nagyon specifikus inhibitora. A malonsav belélegzése a "légzés" légzőrendszerébe a borostyánkősav felhalmozódásához vezet.
4. Az ilyen tipikus szubsztrátok, például glükóz vagy zsírsav oxidációjából származó különböző intermedierekben a C14 eloszlása teljesen összhangban van ezzel a sémával.
5. Kimutatták, hogy az állatok és növények sejtjeiben a ciklus minden reakciója ugyanazon sejtszervezetekben, a mitokondriában történik. Ráadásul a ciklus egyedi reakcióit katalizáló enzimek ugyanabban az organizmusban különböző sejtek mitokondriumában és különböző organizmusokban körülbelül azonos arányban vannak jelen.
A citrátciklus reakciói
1. Először az acetilcsoport a citrát-szintáz katalizátorral katalizált. oxalacetát molekulával kondenzálva citrátot képezve (a ciklus neve a reakció terméke).
2. A következő lépésben a citrát izomerizálódik az izocitrálással a hidroxilcsoport molekulán belüli átvitelével.
Ebben az esetben a közbenső reakciótermék, telítetlen akonitát, az enzimhez kötött reakció során marad (a diagramon nem látható). Ezért az enzim, amely katalizálja a reakciót. akonitát hidratáz ("akonitáz").
Az akonitáz tulajdonságai biztosítják az izomerizáció abszolút sztereospecifitását. Bár a citrát nem rendelkezik kiralitással, az izocitrát két aszimmetriacentrumot tartalmaz és négy izomer formában létezhet. Azonban csak a sztereoizomerek egyike, a (2R, 3S) -izocitrát képződik a citrátciklusban.
3. A következő lépésben az izocitrát-dehidrogenáz oxidálja az izocitrát hidroxilcsoportját egy oxocsoportba, a karboxilcsoport egyidejű megszüntetésével # 946; -pozíció szén-dioxid formájában és a 2-oxoglutarát képződése.
4. Az ezt követő képződése szukcinil-CoA, amely az oxidációs reakció és dekarboxilezést hasonlók PDH reakciót a fent tárgyalt, és azt is EDC-katalizált multienzim komplex (2- oksoglutaratdegidrogenaza).
5. A hasítás tiolslozhnoefirnoy kommunikációs szukcinil-CoA alkotnak szukcinát és koenzim-A által katalizált szukcinát-CoA ligáz (tiokinazoy) vysokoekzoergicheskaya reakciót energiát használnak a kommunikáció fosfoangidridnoy szintézis ( „szubsztrát foszforiláció”).
Azonban, a citrát-ciklus, ATP nem szintetizálódik, mint a legtöbb szubsztrát foszforiláció reakciók, és a guanozin-trifoszfát (GTP), amely azonban könnyen átalakul ATP-katalizált nukleozid.
A fenti 5 reakcióban az acetilcsoport teljes mértékben oxidálódik. az eredeti oxaloacetát szukcinátra redukálódik. A ciklus három egymást követő reakciójában a szukcinátot ismét oxaloacetátvá alakítjuk át.
6. Először, szukcinát fumaráttá oxidáljuk hatására a szukcinát-dehidrogenáz .Ezen ellentétben más szukcinát-dehidrogenáz enzimet ciklus szerves fehérje a belső mitokondrium-hártyán. Borostyánkősav tartalmaz FAD mint prosztetikus csoportot, de a tényleges elektron akceptor ubikinon (részleteit ebben a reakcióban, úgy a következő fejezetet).
Ezután fumarát-fumarát-fumarát (fumaráz) kettős kötésévei vizet adunk, és királis (2S) -malátot állítunk elő.
8. Végül a ciklus utolsó szakaszában a malátot NAD + -val oxidálják malát-dehidrogenáz és oxaloacetát hatására, és így NADH + H + képződnek. Ez a reakció lezárja a citrát-ciklust.
A citrátciklus teljes egyensúlya egy acetil gyök 2CO 2 képződéséből áll. ZNADN + 3H +. egy molekula ubiquinol (QH2) és egy molekula GTP.