Кребсов циклус

" Први део

Ензим који катализује четврту фазу Кребсовог циклуса је α-кето глутарат дехидрогеназа; овај ензим је ензимски комплекс веома сличан пируват дехидрогенази. Оба се састоје од 48-60 протеина у којима су препознате три различите ензимске активности и такође имају исте ензимске кофакторе; су веома слични ензими јер делују на сличне подлоге: и пируват и л "α-кето глутарат, су α- кето киселине. Механизам деловања два ензимска комплекса је исти.
Напад тиамин пирофосфата на карбонил (Ц = О) "α-кетоглутарат, доводи до његове декарбоксилације и формира се карбоксихидрокси пропил дериват. Са накнадним преласком у липоамид, долази до унутрашњег редокс процеса, из кога се добија липоамид карбокси-дериват или сукцинил липоамид.
Сукцинил липоамид затим реагује са коензимом А дајући сукцинил коензим А (који се наставља у Кребсовом циклусу) и редуковани липоамид који се поново оксидује помоћу ФАД: добијени ФАДХ2 се поново оксидује помоћу НАД + и НАДХ. У овој фази је, дакле, дошло до другог уклањања угљеника из угљеничног скелета, у облику угљен -диоксида.

Ацил група повезана са коензимом А је у активираном облику, односно има висок садржај енергије: стога је могуће искористити енергију сукцинил коензима А.

У петој фази Кребсовог циклуса, сукцинил коензим А је изложен дејству сукцинил тиокиназа; постављене су две хипотезе о њеном начину деловања: описаћемо само једну од две зато што је најакредитованија. Према овој хипотези, сукцинил коензим А напада азот хистидина (Хис) ензима: ослобађа се коензим А и формира се адукт изведен из хистидина као посредник, то јест сукцинил-ензим (или сукцинил-Хис ); ортофосфат делује на овај интермедијер, што доводи до ослобађања сукцината и стварања фосфоензима. Са енергетског становишта ГТП = АТП: веза која обезбеђује енергију иста је у обе врсте (то је анхидридна веза између фосфорила Β и фосфорила γ). У неким случајевима, ГТП се користи као материјал са високим садржајем енергије, али обично се ГТП претвара у АТП дејством ензима нуклеозид дифосфо киназа (НДПК); је ензим који се налази у ћелијама и катализује следећу реакцију:

Н1ТП + Н2ДП → Н1ДП + Н2ТП

Генерички НиТП ® нуклеозид трифосфат
Генерички НиДП ® нуклеозид дифосфат

То је реверзибилна реакција; у нашем случају то се дешава:

ГТП + АДП → ГДП + АТП

стога се може наставити десно или лево чак и за мале варијације у концентрацијама реагенса.
Ако се Кребсов циклус одвија таквом брзином да доводи до производње АТП -а веће од енергетске потребе, постоји недовољна доступност АДП -а док има много АТП -а: реакција коју катализује нуклеозид дифосфокиназа је, усмерено улево (ГТП се акумулира ако нуклеозид дифосфокиназа нема довољно супстрата, тј. АДП). ГТП је стога сигнал доступности енергије и стога успорава Кребсов циклус.
Шеста фаза кребсовог циклуса доводи до стварања фумарата дејством сукцинат дехидрогеназа; овај ензим даје стереоспецифичну реакцију јер се увек ствара незасићен (то је алкен) транс, односно фумарат (док је цис изомер малеат). Сукцинат дехидрогеназа се налази на унутрашњој митохондријској мембрани, док су сви остали ензими кребсовог циклуса разбацани по митохондрији.
Сукцинат дехидрогеназа има ФАД као кофактор; инхибира га оксалоацетат (повратна инхибиција) док има сукцинат и фумарат као свој позитивни модулатор (активатор). његов активатор. Покушајмо да схватимо зашто, скоком на завршну фазу кребсовог циклуса. Завршна фаза Кребсов циклус захтева енергију па је једина могућност да се добије оксалоацетат од пацијента та да је концентрација пацијента веома висока: малат је један од метаболита са највећом концентрацијом у ћелијама. Реакцији која претвара малат у оксалоацетат такође погодује чињеница да се концентрација оксалоацетата одржава ниском дејством цитрат синтазе.Реакција коју катализује сукцинат дехидрогеназа је, дакле, реакција самохрањивања и то је једини начин да дође до трансформације малата у оксалоацетат.
Концентрација митохондријског малата мора бити компатибилна с концентрацијом цитоплазматског малата: само када је концентрација митохондријског малата толико висока да јамчи претварање малата у оксалоацетат (у Кребсовом циклусу), тада се малат може користити и у други начини (који су цитоплазматски): у цитоплазми се малат може претворити у оксалоацетат из којег се може добити аспартат дејством ГОТ (то је трансаминаза) или глукозе путем глуконеогенезе.
Враћамо се на седму фазу кребсовог циклуса коју катализује ензим фумараси: вода се додаје на стереоспецифичан начин за стварање Л-малата.
У последњој фази Кребсовог циклуса, о којој смо већ говорили, радња малат дехидрогеназа. Овај ензим користи молекул НАД + за своје каталитичко деловање.
Тиме смо закључили опис различитих фаза кребсовог циклуса.
Кребсов циклус је потпуно реверзибилан.

Да би се повећала брзина кребсовог циклуса, може се повећати концентрација метаболита присутних у том циклусу; једна од стратегија за повећање брзине кребсовог циклуса састоји се у претварању дела пирувата који улази у митохондрије у оксалоацетат (дејством пируват карбоксилазе) и не претварању свега у ацетил коензим А: тиме се повећава концентрација оксалоацетата је метаболит кребсовог циклуса и стога повећава брзину целог циклуса.

У креб циклусу три НАД + се претварају у три НАДХ и један ФАД у ФАДХ2 и, штавише, добија се ГТП: каналисањем редукционе снаге добијене из кребсовог циклуса производи се додатни АТП; у респираторном ланцу, редукциона снага се преноси са НАДХ и ФАДХ2 на кисеоник: овај трансфер је последица низа ензима који се налазе на митохондријској мембрани и који у свом деловању доводе до стварања АТП -а.
Процеси респираторног ланца су ексергонски процеси, а ослобођена енергија се користи за производњу АТП -а; сврха ћелије је да искористи ексергонске процесе како би дошло до синтезе АТП -а. За сваки молекул НАДХ који улази у респираторни ланац добија се 2,5 молекула АТП -а, а за сваки ФАДХ2 1,5 молекула АТП -а; ова разноликост је последица чињенице да ФАДХ2 улази у респираторни ланац на нижем нивоу од НАДХ.
Са смањењем снаге аеробног метаболизма, добија се 30-32 АТП (219-233 кцал / мол) са ефикасношћу од око 33% (ефикасност анаеробног метаболизма је око 2%).