Цикъл на лимонена киселина - компактен лексикон на биологията
Компактен лексикон на биологията: Цикъл на лимонена киселина
Цикъл на лимонена киселина, Цикъл на лимонена киселина, Цикъл на Кребс, Цикъл на трикарбонова киселина, Цикъл на лимонена киселина, най-важната циклична реакционна последователност за окончателното окислително разграждане на протеини, мазнини и въглехидрати до CO2 и H2O. Основан е приблизително по същото време от Х.А. Кребс, Г. Мартиус и Ф. Кнуп (1875-1946) открити. CO2 се произвежда в C. чрез окислително декарбоксилиране на α-кетокиселини. Във връзка с дихателната верига се осъществява енергийният оборот за синтеза на богатия на енергия аденозин трифосфат (АТФ; аденозин фосфат). В допълнение към генерирането на енергия, C. е важен и за синтеза на нов клетъчен материал; така че той е амфиболичен. Различни важни групи вещества се получават от междинни продукти на C. и различни метаболитни цикли са свързани с C. При еукариотите С. се намира в митохондриите, където е структурно и функционално свързан с дихателната верига и разграждането на мастните киселини. В прокариотите ензимите С. се намират в цитоплазмата.
Биологичното значение на C. се състои в окисляването и разграждането на ацетиловата група на ацетил-коензима А на две молекули СО2, при което се освобождават четири пъти два водородни атома, които се прехвърлят в NAD + или FAD. Тези коензими се регенерират чрез дихателната верига, при което водородните атоми се окисляват, образувайки вода. Окисленията в С. се извършват чрез многократно добавяне на вода и последващо обезводняване съгласно емпиричната формула CH3CO - SCoA + 3 H2O → 2 CO2 +8 [H] + HSCoA. Кислородът не играе роля директно. Първоначалната реакция на С. е кондензацията на ацетил-КоА с оксалоацетат, който се катализира от цитрат синтаза. Когато водата се абсорбира, се образуват цитрат и свободен коензим А. Оксалоацетатът се регенерира от цитрата в седем допълнителни, понякога сложни реакционни етапа.
Енергиен баланс на С .: Когато ацетил-КоА се окисли в С, се отделят общо 901,7 kJ химическа енергия, от които 800,29 kJ идва от дихателната верига, при което тази енергия идва от два NADH и един FADH2: NADH + 1/2 O2 + H + → NAD + + H2O (ΔG ° = -219,4 kJ; FADH2 + 1/2 O2 → FAD + H2O; ΔG ° = -151,6 kJ. Част от тази енергия се използва за синтеза на дванадесет молекули АТФ, което е енергиен добив от около 40% от общата свободна енергия съответства: а именно, в реакции 4, 6 и 10 (вж. фиг.) чрез образуване на NADH и последващото му окисление в дихателната верига три пъти три молекули АТФ, в реакция 8 резултат от Образуване и окисление на FADH2 на две молекули АТФ, плюс GTP, образуван в реакция 7, което е енергийно еквивалентно на АТФ.
Регулиране на С .: ADP/ATP и NAD +/NADH + H + действат като ефектори на C., при което регулирането на изоцитрат дехидрогеназата, алостеричен ензим, е особено важно. Ензимът се нуждае от ADP като активатор. ATP и NADPH действат като инхибитори (виж таблицата). Синтезът на оксалоацетат и цитрат са допълнителни цели за регулиране. Оксалоацетатът действа като катализатор при окисляването на ацетил-КоА до CO2 и в същото време действа като инхибитор на сукцинат дехидрогеназа и малат дехидрогеназа. Тъй като C. се осъществява само във връзка с дихателната верига, неговата интензивност също се регулира от доставката на кислород. При анаеробиоза образуването на редуцирани коензими NADH и FADH2 спира цикъла на лимонената киселина.
Цикъл на лимонена киселина: В цикъла на лимонената киселина ацетил-КоА и оксалоацетат се добавят от цитрат синтазата (т.нар. Кондензиращ ензим), като КоА се отделя. В хода на цикъла се отделят 2 СО2 и водородните атоми се прехвърлят от четири различни дехидрогенази до общо 3 NAD + и 1 FAD, които предават своя водород, образувайки АТФ в дихателната верига. В C. фосфорилирането на субстратна верига произвежда богат на енергия GTP, който съответства на ATP. Отделните реакции се катализират от следните ензими: (1) цитрат синтаза, (2) и (3) аконитаза, (4) и (5) изоцитрат дехидрогеназа, (6) а-кетоглутарат дехидрогеназа, (7) сукцинат Тиокиназа, (8) сукцинат дехидрогеназа, (9) фумараза, (10) малат дехидрогеназа, (11) изоцитратна лиаза, (12) малат синтаза. Ярките външни стрелки показват местата, където субстрати от други пътища за разграждане могат да бъдат вкарани контрабандно в C. Светлинните линии в средата показват връзката между С. и глиоксилатния цикъл, който е функционален, когато клетките имат ацетат като субстрат
Цикъл на лимонена киселина: Наредбите в цикъла на лимонената киселина