Cykl Krebsa? Nie taki straszny

Witamy w drugim artykule skierowanym do uczniów/studentów. W firmie Gentaur jest to dla nas ważne by oprócz sprzedaży produktów diagnostycznych również edukować innych. W artykułach będą się pojawiać głównie zagadnienia biochemiczne. Możliwe, że również później pojawią się teksty związane z innymi przedmiotami. Razem odkryjemy, że biochemia nie jest aż taka straszna jak się wydaje.

Cykl ten jest końcowym szlakiem, w którym dochodzi do utleniania węglowodanów, aminokwasów i pochodnych kwasów tłuszczowych, dzięki czemu ich szkielety węglowe ulegają przekształceniu do dwutlenku węgla. Ten proces utleniania dostarcza energii do produkcji ATP. Cykl ten jest szlakiem aerobowym, gdyż tlen jest niezbędny w tym procesie jako końcowy akceptor elektronów. Cykl ten zachodzi w mitochondriach sąsiadując z łańcuchem transportu elektronów. Cykl ten również dostarcza substancje do innych reakcji metabolicznych, np. wytwarzania glukozy, syntezy aminokwasów i syntezy hemu. Jest on również źródłem NADH i FADH2 do łańcucha oddechowego.

Głównym źródłem tego związku jest oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu, która jest katalizowana przez kompleks dehydrogenazy pirogronianowej. Składa się on z trzech enzymów: dekarboksylazy pirogronianowej, acetylotransferazy dihydroliponianowej i dehydrogenazy dihydroliponianowej. Pirogronian jest transportowany z cytozolu do macierzy mitochondrialnej z udziałem przenośnika pirogronianu. W macierzy kompleks dehydrogenazy pirogronianowej przekształca pirogronian do acetylo-CoA.

Synteza tego związku polega na nieodwracalnej kondensacji acetylo-CoA ze szczawiooctanem. Reakcja ta katalizowana jest przez syntazę cytrynianową. Reakcja ta charakteryzuje się bardzo negatywną zmianą standardowej energii swobodnej.

Następnie w cyklu Krebsa cytrynian ulega izomeryzacji do izocytrynianu w wyniku przeniesienia grupy hydroksylowej. Reakcję katalizuje akonitaza – hydrataza akonitanowa.

Reakcję tę katalizuje dehydrogenaza izocytrynianowa. W wyniku tej reakcji powstaje α-ketoglutaran. Również podczas tej reakcji wytwarzana jest pierwsza z trzech wytwarzanych w cyklu cząsteczek NADH i pierwsza cząsteczka dwutlenku węgla.

Jest to nieodwracalny proces katalizowany przez kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranowej. W wyniku tej reakcji powstaje bursztynylo-CoA. Podczas tej reakcji jest wytwarzana również druga cząsteczka NADH i dwutlenku węgla. Do przeprowadzenia tej reakcji są potrzebne koenzymy takie jak: TPP, kwas liponowy, FAD, NAD+ i CoA. Reakcję tę możemy przyrównać do reakcji wytwarzania acetylo-CoA.

Reakcję tę katalizuje tiokinaza bursztynianowa. Rozrywa ona wysokoenergetyczne wiązanie tioestrowe w bursztynylo-CoA. Podczas tej reakcji zachodzi również fosforylacja guanoazynodifosforanu (GDP) do guanozynotrifosforanu (GTP). W wyniku tej reakcji powstaje bursztynian.

Następnie bursztynian jest utleniany do fumaranu. Reakcja ta jest katalizowana przez dehydrogenazę bursztynianową. Podczas tej reakcji koenzym FAD ulega do redukcji FADH2.

Reakcja uwodnienia fumaranu jest łatwo odwracalna. Jest ona katalizowana przez fumarazę – hydratazę fumaranową. W wyniku tej reakcji powstaje jabłczan.

Podczas końcowej reakcji cyklu Krebsa jabłczan ulega utlenieniu do szczawiooctanu. Reakcja jest katalizowana przez dehydrogenazę jabłczanową. Podczas tej reakcji wytwarzana jest trzecia cząsteczka NADH.