Κύκλος Krebs

" πρώτο μέρος

Το ένζυμο που καταλύει το τέταρτο στάδιο του κύκλου krebs είναι το α-κετο γλουταρική αφυδρογονάση? αυτό το ένζυμο είναι ένα σύμπλεγμα ενζύμων πολύ παρόμοιο με την πυροσταφυλική αφυδρογονάση. Και οι δύο αποτελούνται από 48-60 πρωτεΐνες στις οποίες αναγνωρίζονται τρεις διαφορετικές ενζυματικές δράσεις και έχουν επίσης τους ίδιους ενζυματικούς συμπαράγοντες. είναι πολύ παρόμοια ένζυμα επειδή δρουν σε παρόμοια υποστρώματα: τόσο πυροσταφυλικό όσο και l "α-κετο γλουταρικό, είναι α- κετοξέα. Ο μηχανισμός δράσης των δύο ενζυματικών συμπλεγμάτων είναι ο ίδιος.
Η επίθεση πυροφωσφορικής θειαμίνης στο καρβονύλιο (C = O) του "α-κετογλουταρικό, οδηγεί στην αποκαρβοξυλίωσή του και σχηματίζεται το καρβοξυϋδροξυπροπυλικό παράγωγο. Με την επακόλουθη μεταφορά στο λιποαμίδιο, λαμβάνει χώρα μια εσωτερική διαδικασία οξειδοαναγωγής, από την οποία λαμβάνεται το καρβοξυ-παράγωγο λιποαμιδίου ή το ηλεκνυλο λιποαμίδιο.
Το σουκινυλο λιποαμίδιο στη συνέχεια αντιδρά με το συνένζυμο Α για να δώσει ηλεκτρίμιο συνένζυμο Α (το οποίο συνεχίζεται στον κύκλο του krebs) και το μειωμένο λιποαμίδιο το οποίο οξειδώνεται εκ νέου από το FAD: το FADH2 που σχηματίζεται επαναοξειδώνεται από το NAD + και λαμβάνεται το NADH. Σε αυτό το στάδιο, λοιπόν, έγινε η δεύτερη αποβολή ενός άνθρακα από τον ανθρακούχο σκελετό, με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα.

Μια ακυλομάδα συνδεδεμένη με το συνένζυμο Α βρίσκεται σε ενεργοποιημένη μορφή, δηλαδή έχει υψηλή ενεργειακή περιεκτικότητα: είναι επομένως δυνατή η εκμετάλλευση της ενέργειας του ηλεκτρικού συνενζύμου Α.

Στο πέμπτο στάδιο του κύκλου krebs, το ηλεκτρύλιο συνένζυμο Α υποβάλλεται στη δράση του σουκινυλο θειοκινάση? δύο υποθέσεις έχουν γίνει για τον τρόπο δράσης του: θα περιγράψουμε μόνο μία από τις δύο επειδή είναι η πιο διαπιστευμένη. Σύμφωνα με αυτήν την υπόθεση, το ηλεκτρικό συνένζυμο Α προσβάλλεται από το άζωτο μιας ιστιδίνης (Hys) του ενζύμου: το συνένζυμο Α απελευθερώνεται και ένα πρόσθετο που προέρχεται από ιστιδίνη σχηματίζεται ως ενδιάμεσο, δηλαδή το ηλεκτρικό ένζυμο (ή ηλεκτρύλιο-Hys ); ένα ορθοφωσφορικό δρα σε αυτό το ενδιάμεσο, οδηγώντας στην απελευθέρωση του ηλεκτρικού και στο σχηματισμό του φωσφοενζύμου. Το φωσφοένζυμο, προσβαλλόμενο από τη διφωσφορική γουανοσίνη (ΑΕΠ), παράγει τριφωσφορική γουασνοσίνη (GTP) και το ένζυμο απελευθερώνεται. Από ενεργειακή άποψη GTP = ATP: ο δεσμός που παρέχει ενέργεια είναι ο ίδιος και στα δύο είδη (είναι ο ανυδριτικός δεσμός μεταξύ φωσφορυλικού Β και φωσφορυλικού γ). Σε ορισμένες περιπτώσεις, το GTP χρησιμοποιείται ως υλικό με υψηλή ενεργειακή περιεκτικότητα, αλλά, συνήθως, το GTP μετατρέπεται σε ATP με τη δράση του ενζύμου νουκλεοσιδική διφωσφοκινάση (NDPK); είναι ένα ένζυμο που βρίσκεται στα κύτταρα και καταλύει την ακόλουθη αντίδραση:

N1TP + N2DP → N1DP + N2TP

Τριφωσφορικό νουκλεοσίδιο γενικής NiTP
Γενικό διφωσφορικό νουκλεοζίδιο NiDP

Είναι μια αναστρέψιμη αντίδραση. στην περίπτωσή μας συμβαίνει:

GTP + ADP → GDP + ATP

Επομένως, μπορεί να προχωρήσει προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά ακόμη και για μικρές διακυμάνσεις στις συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων.
Εάν ο κύκλος krebs προχωρήσει με τέτοια ταχύτητα ώστε να οδηγήσει σε παραγωγή ΑΤΡ υψηλότερη από την ενεργειακή απαίτηση, υπάρχει ελάχιστη διαθεσιμότητα ADP ενώ υπάρχει πολύ ΑΤΡ: η αντίδραση που καταλύεται από τη νουκλεοσιδική διφωσφοκινάση είναι, τότε, κατευθύνεται προς τα αριστερά (η GTP συσσωρεύεται εάν η νουκλεοσιδική διφωσφοκινάση δεν έχει επαρκές υπόστρωμα δηλ. ADP). Το GTP είναι επομένως ένα σήμα διαθεσιμότητας ενέργειας και ως εκ τούτου επιβραδύνει τον κύκλο krebs.
Το έκτο στάδιο του κύκλου krebs οδηγεί στο σχηματισμό του φουμαρικού με τη δράση του ηλεκτρική αφυδρογονάση? αυτό το ένζυμο δίνει μια στερεοειδική αντίδραση καθώς το ακόρεστο (είναι ένα αλκένιο) trans σχηματίζεται πάντα, δηλαδή το φουμαρικό (ενώ το ισομερές cis είναι το μηλεϊνικό). Η ηλεκτρική αφυδρογονάση βρίσκεται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, ενώ όλα τα άλλα ένζυμα του κύκλου krebs είναι διάσπαρτα σε όλο το μιτοχόνδριο.
Η ηλεκτρική αφυδρογονάση έχει FAD ως συμπαράγοντα. αναστέλλεται από οξαλοξικό (αναστολή ανατροφοδότησης) ενώ έχει ηλεκτρικό και φουμαρικό ως θετικό διαμορφωτή (ενεργοποιητή). ενεργοποιητή του. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε γιατί, πηδώντας στο τελικό στάδιο του κύκλου krebs. Το τελικό στάδιο του Ο κύκλος krebs απαιτεί ενέργεια, οπότε η μόνη δυνατότητα να ληφθεί οξαλοξικό από τον ασθενή είναι ότι η συγκέντρωση του ασθενούς είναι πολύ υψηλή: το μηλικό είναι ένας από τους μεταβολίτες με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση στα κύτταρα. Η αντίδραση που μετατρέπει το μηλικό σε οξαλοξικό ευνοείται επίσης από το γεγονός ότι η συγκέντρωση οξαλοξικού διατηρείται χαμηλή λόγω της δράσης της κιτρικής συνθάσης. Η αντίδραση που καταλύεται από ηλεκτρική αφυδρογονάση είναι, λοιπόν, μια αντίδραση αυτο-σίτισης και αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να πραγματοποιηθεί ο μετασχηματισμός του μηλικού σε οξαλοξικό.
Η συγκέντρωση του μιτοχονδριακού μηλικού πρέπει να είναι συμβατή με τη συγκέντρωση του κυτταροπλασματικού μηλικού: μόνο όταν η συγκέντρωση του μιτοχονδριακού μηλικού είναι τόσο υψηλή ώστε να εγγυάται τη μετατροπή του μηλικού σε οξαλοξικό (στον κύκλο του krebs) τότε το μηλικό μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε άλλοι τρόποι (που είναι κυτταροπλασματικοί): στο κυτταρόπλασμα το μηλικό μπορεί να μετατραπεί σε οξαλοξικό από το οποίο μπορεί να ληφθεί ασπαρτικό με τη δράση του GOT (είναι τρανσαμινάση) ή της γλυκόζης μέσω γλυκονεογένεσης.
Επιστρέφουμε στο έβδομο στάδιο του κύκλου krebs καταλύεται από το ένζυμο φουμαράσι: προστίθεται νερό με στερεοειδικό τρόπο για να παραχθεί το L-malate.
Στο τελευταίο στάδιο του κύκλου Krebs, για το οποίο έχουμε ήδη μιλήσει, η δράση του μηλική αφυδρογονάσηΤο Αυτό το ένζυμο χρησιμοποιεί ένα μόριο NAD + για την καταλυτική του δράση.
Ολοκληρώσαμε έτσι την περιγραφή των διαφόρων σταδίων του κύκλου krebs.
Ο κύκλος του krebs είναι εντελώς αναστρέψιμος.

Για να αυξηθεί η ταχύτητα του κύκλου krebs, η συγκέντρωση των μεταβολιτών που υπάρχουν σε αυτόν τον κύκλο μπορεί να αυξηθεί. Μία από τις στρατηγικές για την αύξηση της ταχύτητας του κύκλου krebs συνίσταται στη μετατροπή μέρους του πυροσταφυλικού που εισέρχεται στα μιτοχόνδρια σε οξαλοξικό (με τη δράση της πυροσταφυλικής καρβοξυλάσης) και στη μη μετατροπή του σε ακετυλοσυνένζυμο Α: αυξάνει έτσι τη συγκέντρωση του οξαλοξικού είναι ένας μεταβολίτης του κύκλου krebs και, ως εκ τούτου, αυξάνει την ταχύτητα ολόκληρου του κύκλου.

Στον κύκλο krebs τρία NAD + μετατρέπονται σε τρία NADH και ένα FAD σε FADH2 και, επιπλέον, λαμβάνεται ένα GTP: με τη διοχέτευση της μειωτικής ισχύος που λαμβάνεται από τον κύκλο krebs, παράγεται περαιτέρω ΑΤΡ. στην αναπνευστική αλυσίδα, η αναγωγική ισχύς μεταφέρεται από το NADH και το FADH2 στο οξυγόνο: αυτή η μεταφορά οφείλεται σε μια σειρά ενζύμων που βρίσκονται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη τα οποία, στη δράση τους, οδηγούν στην παραγωγή ΑΤΡ.
Οι διεργασίες της αναπνευστικής αλυσίδας είναι εξωγενείς διεργασίες και η απελευθερωμένη ενέργεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή ΑΤΡ · ο σκοπός του κυττάρου είναι να εκμεταλλευτεί τις εξωγονικές διεργασίες για να πραγματοποιηθεί η σύνθεση του ΑΤΡ. Για κάθε μόριο NADH που εισέρχεται στην αναπνευστική αλυσίδα, λαμβάνονται 2,5 μόρια ΑΤΡ και για κάθε FADH2 1,5 μόρια ΑΤΡ. αυτή η ποικιλομορφία οφείλεται στο γεγονός ότι το FADH2 εισέρχεται στην αναπνευστική αλυσίδα σε χαμηλότερο επίπεδο από το NADH.
Με τη μειωτική ισχύ του αερόβιου μεταβολισμού, λαμβάνονται 30-32 ΑΤΡ (219-233 kcal / mol) με απόδοση περίπου 33% (η αποτελεσματικότητα του αναερόβιου μεταβολισμού είναι περίπου 2%).