Krebs tricarboxylic acid cycle ay isang lubos na organisadong cyclic system ng mga interconversion ng di- at ​​tricarboxylic acid na na-catalyze ng isang multienzyme complex. Ito ay bumubuo ng batayan ng cellular metabolism. Ang metabolic pathway na ito ay sarado; ang simula nito ay itinuturing na citrate synthase reaction, kung saan ang condensation ng Acetyl-CoA at oxaloacytate ay nagbibigay ng citrate. Sinusundan ito ng reaksyon ng paghahati ng tubig na catalyzed ng enzyme aconitase, ang produkto ng reaksyon ay cis-aconitic acid. Ang parehong enzyme (aconitase) ay nag-catalyze sa reaksyon ng hydration, na nagreresulta sa pagbuo ng isocitrate isomer.

Oxidizer Ang reaksyon ng pusa na na-catalyze ng enzyme isocitrate dehydrogenase ay nagbibigay ng a-ketoglutaric acid. Sa panahon ng reaksyon, ang CO2 ay natanggal, ang E ng oxidative conversion ay naiipon sa pinababang NAD. Dagdag pa, ang a-ketoglutaric acid, sa ilalim ng pagkilos ng a-ketoglutorate dehydrogenase complex, ay na-convert sa succinyl-CoA. Ang Succinyl-CoA-Enzyme ay nag-catalyze sa reaksyon kung saan ang GTP (ATP) ay nabuo mula sa GDP at phosphoric acid at ang enzyme na succinatethiokinase ay natanggal. Bilang resulta, nabuo ang succinic acid - succinate. Succinate pagkatapos ay pumasok muli sa reaksyon ng oksihenasyon na may partisipasyon ng enzyme succinate dehydrogenase. Ito ay isang enzyme na umaasa sa FAD. Ang succinate ay na-oxidized upang bumuo ng fumaric acid. Mayroong agarang pagdaragdag ng tubig na may partisipasyon ng fumarase enzyme at nabuo ang malate (malic acid). Ang Malate, na naglalaman ng NAD na may partisipasyon ng malate dehydrogenase, ay na-oxidized, na nagreresulta sa pagbuo ng PEA, ibig sabihin, ang pagbabagong-buhay ng unang produkto ng PIA ay nangyayari, maaari itong muling tumugon sa acetyl-CoA upang bumuo ng citric acid. CH3-C + ZNAD + FAD + GDP + H3PO4 + 2H2O -> 2CO2 + ZNADH+H* ​​​​+ FADH2 + GTP + HSKoA

Ang pangunahing tungkulin ng CTC- ang pagbuo ng isang malaking halaga ng ATP.

1. Ang CTC ang pangunahing pinagmumulan ng ATP. E, larawan. sa malalaking dami, binibigyan ng ATP ang kumpletong pagkasira ng Acetyl-CoA sa CO2 at H2O.

2. Ang CTC ay isang unibersal na yugto ng terminal ng catabolism ng mga sangkap ng lahat ng klase.

3. Ang TTC ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga proseso ng anabolism (mga intermediate na produkto ng TTC): - mula sa citrate -> synthesis ng mga fatty acid; - mula sa alpha-ketoglutarate at PEA -\u003e synthesis ng mga amino acid; - mula sa PIECES -> synthesis ng carbohydrates; - mula sa succinyl-CoA -> synthesis ng heme hemoglobin

Ang biological oxidation bilang pangunahing paraan ng paghahati ng mga sustansya sa katawan, ang mga function nito sa cell. Mga tampok ng biological oxidation kumpara sa mga proseso ng oxidative sa mga non-biological na bagay. Mga paraan ng oksihenasyon ng mga sangkap sa mga selula; mga enzyme na nagpapagana ng mga reaksiyong oxidative sa katawan.

Biol. oksihenasyon bilang pangunahing landas para sa pagkasira ng mga sustansya. Ang mga function nito sa cell. Enzymes na catalyze oxidative reaksyon sa katawan.

Biyolohikal na oksihenasyon (BO) ay isang kumbinasyon ng mga oxidizer. mga proseso sa isang buhay na organismo na nangyayari sa obligadong partisipasyon ng oxygen. Kasingkahulugan - paghinga ng tissue. Ang oksihenasyon ng isang sangkap ay imposible nang walang pagbawas ng isa pang sangkap.

Ang pinakamahalagang function Ang BO ay ang paglabas ng E, na nakapaloob sa isang chem. mga nutrient bond. Ang inilabas na E ay ginagamit para sa pagpapatupad ng mga prosesong umaasa sa enerhiya na nagaganap. sa mga selula, gayundin upang mapanatili ang temperatura ng katawan. Ang pangalawang pag-andar ng BO ay plastik: sa panahon ng pagkasira ng mga sustansya, ang mababang molekular na timbang na mga intermediate na produkto ay nabuo, na higit na ginagamit para sa biosynthesis. Halimbawa, sa panahon ng oxidative breakdown ng glucose, nabuo ang acetyl-CoA, na maaaring pumunta sa synthesis ng kolesterol o mas mataas na mga fatty acid. Ang ikatlong pag-andar ng BO ay ang henerasyon ng pagbabawas ng mga potensyal, na higit pang ginagamit sa pagbabawas ng biosynthesis. Ang pangunahing pinagmumulan ng mga potensyal na pagbawas sa mga biosynthetic na reaksyon ng cellular metabolism ay NADPH+H+, na nabuo mula sa NADP+ dahil sa mga hydrogen atom na inilipat dito sa panahon ng ilang mga reaksyon ng dehydrogenation. Ang ika-apat na function ng BO ay ang pakikilahok sa mga proseso ng detoxification, i.e. neutralisasyon ng mga nakakalason na compound na nagmumula sa panlabas na kapaligiran o nabuo sa katawan.

Ang iba't ibang mga compound sa mga cell ay maaaring ma-oxidized sa tatlong paraan:

1. sa pamamagitan ng dehydrogenation. Ito ay kaugalian na makilala sa pagitan ng dalawang uri ng dehydrogenation: aerobic at anaerobic. kung ang oxygen ay ang pangunahing acceptor ng hydrogen atoms na hatiin off, dehydrogenation ay aerobic; kung ang ilang iba pang compound ay nagsisilbing pangunahing acceptor ng split off hydrogen atoms, ang dehydrogenation ay anaerobic. Ang mga halimbawa ng naturang hydrogen acceptor compound ay NAD, NADP, FMN, FAD, oxidized glutathione (GSSG), dehydroascorbic acid, atbp.

2. Sa pagsali sa mga molecule ng oxidizable oxygen substance, i.e. sa pamamagitan ng oxygenation.

3. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron. Ang lahat ng nabubuhay na organismo ay karaniwang nahahati sa mga aerobic na organismo at mga anaerobic na organismo. Ang mga aerobic na organismo ay nangangailangan ng oxygen, na, una, ay ginagamit sa mga reaksyon ng oxygenation, at pangalawa, ito ay nagsisilbing panghuling tumatanggap ng mga atomo ng hydrogen na nahati mula sa na-oxidized na substrate. Bukod dito, humigit-kumulang 95% ng lahat ng hinihigop na oxygen ang nagsisilbing panghuling tumatanggap ng mga atomo ng hydrogen na nahati mula sa iba't ibang mga substrate sa panahon ng oksihenasyon, at 5% lamang ng hinihigop na oxygen ang nakikilahok sa mga reaksyon ng oxygenation.

Lahat ng enzymes kasangkot sa catalysis ng OVR sa katawan ay nabibilang sa klase ng oxidoreductases. Sa turn, ang lahat ng mga enzyme ng klase na ito ay maaaring nahahati sa 4 na pangkat:

1. Mga enzyme, catalytic mga reaksyon ng dehydrogenation o dehydrogenase.

a). Aerobic dehydrogenases o oxidases. b). Anaerobic dehydrogenases na may tipikal na reaksyon:

2. Mga enzyme, catalytic oxygenation o oxygenase reaksyon. a). Monooxygenase b). Mga dioxygenases

3. Enzymes na catalyze ang pag-aalis ng mga electron mula sa oxidized substrates. tinatawag na cytochromes. 4. Kasama rin sa mga oxidoreductases ang isang pangkat ng mga auxiliary enzymes, tulad ng catalase o peroxidase. Naglalaro sila ng isang proteksiyon na papel sa cell, sinisira ang hydrogen peroxide o mga organikong hydroperoxide, na nabuo sa panahon ng mga proseso ng oxidative at medyo agresibo na mga compound na maaaring makapinsala sa mga istruktura ng cellular.

NAD- at FAD-dependent anaerobic dehydrogenases, ang kanilang pinakamahalagang substrate. Ang pangunahing kadena ng mga respiratory enzymes sa mitochondria, ang istrukturang organisasyon nito. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga potensyal na redox ng oxidizable substrates at oxygen bilang isang puwersang nagtutulak para sa paggalaw ng mga electron sa respiratory chain. Energetics ng paglipat ng elektron sa respiratory chain.

Ang pangunahing kadena ng mga respiratory enzymes sa mitochondria, ang istrukturang organisasyon at biological na papel nito. Cytochromes, cytochrome oxidase, kemikal na kalikasan at papel sa mga proseso ng oxidative.

Sa kurso ng maraming mga reaksyon ng dehydrogenation na nagaganap kapwa sa ikalawang yugto ng catabolism at sa siklo ng Krebs, pinababang anyo ng mga coenzymes:NADH+H+ at FADH2. Ang mga reaksyong ito ay na-catalyze ng maraming pyridine-dependent at flavin-dependent dehydrogenases. Kasabay nito, ang pool ng mga coenzymes sa cell ay limitado, kaya ang mga pinababang anyo ng mga coenzymes ay dapat na "discharged", i.e. ilipat ang mga nagresultang hydrogen atoms sa iba pang mga compound upang sila ay tuluyang mailipat sa mga aerobic na organismo sa kanilang huling acceptor oxygen. Ang prosesong ito ng "discharging" o pag-oxidize ng nabawasang NADH+H+ at FADH2 ay nagsasagawa ng metabolic pathway na kilala bilang respiratory enzyme backbone. Ito ay matatagpuan sa panloob na lamad ng mitochondria.

Ang pangunahing chain ng respiratory enzymes ay binubuo ng 3 kumplikadong supramolecular protein complex, catalyzing ang sequential transfer ng mga electron at protons mula sa pinababang NADH + H sa oxygen:

Unang supramolecular complex catalyzes ang paglipat ng 2 electron at 2 protons mula sa pinababang NADH+H+ sa CoQ sa pagbuo ng pinababang anyo ng huling CoQH2. Ang supramolecular complex ay kinabibilangan ng humigit-kumulang 20 polypeptide chain, dahil ang mga prosthetic na grupo ng ilan sa mga ito ay mayroong isang molekula ng flaminmononucleotide (FMN) at isa o higit pang tinatawag na iron-sulfur centers (FeS)n. Ang mga electron at proton mula sa NADH + H+ ay unang inilipat sa FMN na may pagbuo ng FMNN2, pagkatapos ay ang mga electron mula sa FMNN2 ay inililipat sa pamamagitan ng mga sentro ng iron-sulfur patungo sa CoQ, pagkatapos ay ang mga proton ay idinagdag sa CoQ upang mabuo ang pinababang anyo nito:

Susunod na supramolecular complex Binubuo din ng ilang mga protina: cytochrome b, isang protina na may sentrong iron-sulfur sa komposisyon nito, at cytochrome C1. Ang komposisyon ng anumang cytochrome ay may kasamang pangkat ng heme na may iron atom ng isang elemento na may variable na valence, na parehong may kakayahang tumanggap ng isang electron at ibigay ito. Simula sa CoQH2, naghihiwalay ang mga landas ng mga electron at proton. Ang mga electron na may KoQH2 ay inililipat kasama ang kadena ng mga cytochromes, at sa parehong oras 1 elektron ay inilipat kasama ang kadena, at ang mga proton na may KoQH2 ay pumapasok sa kapaligiran.

Ang cytochrome C oxidase complex ay binubuo ng dalawang cytochromes:cytochrome a at cytochrome a3. Ang Cytochrome a ay may heme group sa komposisyon nito, at cytochrome a3, bilang karagdagan sa heme group, ay naglalaman din ng Cu atom. Ang isang electron na may partisipasyon ng complex na ito ay inilipat mula sa cytochrome C patungo sa oxygen.

Ang NAD+, KoQ, at cytochrome C ay hindi bahagi ng alinman sa mga inilarawang complex. Ang NAD+ ay nagsisilbing collector-carrier ng mga proton at electron mula sa malawak na hanay ng mga substrate na na-oxidize sa mga cell. Ang CoQ ay gumaganap din ng function ng isang collector ng mga electron at proton, na kumukuha ng mga ito mula sa ilang oxidizable substrates (halimbawa, mula sa succinate o acylCoA) at naglilipat ng mga electron sa cytochrome system na may paglabas ng mga proton sa kapaligiran. Ang Cytochrome C ay maaari ding tumanggap ng mga electron nang direkta mula sa mga na-oxidized na substrate at ilipat pa ang mga ito sa ikaapat na CDP complex. Kaya, sa panahon ng oksihenasyon ng succinate, gumagana ang succinate-CoQ-oxide reductase complex (Complex II), na naglilipat ng mga proton at electron mula sa succinate nang direkta sa CoQ, na lumalampas sa NAD+:

Upang ang isang molekula ng oxygen ay maging 2 O2 ions, 4 na electron ang dapat ilipat dito. Karaniwang tinatanggap na ang 4 na electron ay sunud-sunod na inililipat mula sa dalawang NADH + H + molecule sa kahabaan ng electron carrier chain, at hanggang sa tanggapin ang lahat ng apat na electron, ang oxygen molecule ay nananatiling nakagapos sa aktibong sentro ng cytochrome a3. Pagkatapos tanggapin ang 4 na electron, dalawang O2 ion ang nagbubuklod ng dalawang proton bawat isa, kaya bumubuo ng 2 molekula ng tubig.

Ang chain ng respiratory enzymes ay gumagamit ng bulk ng oxygen na pumapasok sa katawan hanggang sa 95%. Ang isang sukatan ng intensity ng mga proseso ng aerobic oxidation sa isang partikular na tissue ay ang respiratory coefficient (QO2), na kadalasang ipinapahayag bilang ang bilang ng mga microliter ng oxygen na hinihigop ng tissue sa 1 oras bawat 1 mg ng dry tissue weight (µl.h1). .mg1). Para sa myocardium, ito ay 5, para sa tissue ng adrenal glands 10, para sa tissue ng cortical substance ng mga bato 23, para sa atay 17, para sa balat 0.8. Ang pagsipsip ng oxygen sa pamamagitan ng mga tisyu ay sinamahan ng sabay-sabay na pagbuo ng carbon dioxide at tubig sa kanila. Ang prosesong ito ng pagsipsip ng O2 ng mga tisyu na may sabay-sabay na paglabas ng CO2 ay tinatawag na tissue respiration.

Oxidative phosphorylation bilang isang mekanismo ng akumulasyon ng enerhiya sa cell. Oxidative phosphorylation sa chain ng respiratory enzymes. P/O ratio. Oxidative phosphorylation sa antas ng substrate, ang kahalagahan nito para sa cell. Xenobiotics-inhibitors at uncouplers ng oksihenasyon at phosphorylation.

Oxidative phosphorylation- isa sa pinakamahalagang bahagi ng cellular respiration, na humahantong sa paggawa ng enerhiya sa anyo ng ATP. Ang mga substrate ng oxidative phosphorylation ay ang mga produkto ng pagkasira ng mga organikong compound - mga protina, taba at carbohydrates.

Gayunpaman, kadalasan bilang isang substrate carbohydrates ang ginagamit. Kaya, ang mga selula ng utak ay hindi maaaring gumamit ng anumang iba pang substrate para sa paghinga, maliban sa carbohydrates.

Ang mga pre-complex na carbohydrates ay pinaghiwa-hiwalay sa mga simple, hanggang sa pagbuo ng glucose. Ang glucose ay isang unibersal na substrate sa proseso ng cellular respiration. Ang glucose oxidation ay nahahati sa 3 yugto:

1. glycolysis;

2. oxidative decarboxylation o Krebs cycle;

3. oxidative phosphorylation.

Sa kasong ito, ang glycolysis ay isang karaniwang yugto para sa aerobic at anaerobic respiration.

Ang isang sukatan ng pagiging epektibo ng proseso ng oxidative phosphorylation sa chain ng respiratory enzymes ay P/O ratio; ang bilang ng mga phosphorus atoms na kasama mula sa inorganic phosphate sa komposisyon ng ATP, bawat 1 bound oxygen atom na napunta sa pagbuo ng tubig sa panahon ng operasyon ng respiratory chain. Kapag ang NADH + H+ ay na-oxidized, ito ay 3, kapag ang FADH2(KoQH2) ay na-oxidized, ito ay 2, at kapag ang nabawasan na cytochrome C ay na-oxidized, ito ay 1.

Inhibitors ng oxidative phosphorylation. Hinaharang ng mga inhibitor ang V complex:

1. Oligomycin - harangan ang mga proton channel ng ATP synthase.

2. Atractyloside, cyclophyllin - block translocases.

Ang tricarboxylic acid cycle ay unang natuklasan ng English biochemist na si Krebs. Siya ang unang nag-postulate ng kahalagahan ng cycle na ito para sa kumpletong pagkasunog ng pyruvate, ang pangunahing pinagmumulan nito ay ang glycolytic conversion ng carbohydrates.

Kasunod nito, ipinakita na ang tricarboxylic acid cycle ay isang "focal point" kung saan halos lahat ng metabolic pathway ay nagtatagpo.

Kaya, ang acetyl-CoA na nabuo bilang isang resulta ng oxidative decarboxylation ng pyruvate ay pumapasok sa Krebs cycle. Ang siklo na ito ay binubuo ng walong magkakasunod na reaksyon (Fig.

91). Ang cycle ay nagsisimula sa condensation ng acetyl-CoA na may oxaloacetate at ang pagbuo ng citric acid. ( Tulad ng makikita sa ibaba, hindi acetyl-CoA mismo ang sumasailalim sa oksihenasyon sa cycle, ngunit isang mas kumplikadong tambalan, citric acid (tricarboxylic acid).)

Pagkatapos ang citric acid (isang anim na carbon compound), sa pamamagitan ng isang serye ng mga dehydrogenations (abstraction ng hydrogen) at decarboxylations (pag-aalis ng CO2), ay nawawala ang dalawang carbon atoms at ang oxaloacetate (isang four-carbon compound) ay lilitaw muli sa Krebs cycle, i.e.

Iyon ay, bilang isang resulta ng isang kumpletong pag-ikot ng ikot, ang molekula ng acetyl-CoA ay nasusunog sa CO2 at H2O, at ang molekula ng oxaloacetate ay muling nabuo. Nasa ibaba ang lahat ng walong magkakasunod na reaksyon (mga yugto) ng siklo ng Krebs.

Sa unang reaksyon, na na-catalyzed ng enzyme citrate synthase, ang acetyl-CoA ay nag-condenses sa oxaloacetate.

Bilang isang resulta, nabuo ang sitriko acid:

Tila, sa reaksyong ito, ang citryl-CoA na nakatali sa enzyme ay nabuo bilang isang intermediate. Ang huli ay kusang nag-hydrolyze at hindi maibabalik upang bumuo ng citrate at HS-KoA.

Sa pangalawang reaksyon ng cycle, ang nabuo na citric acid ay sumasailalim sa dehydration na may pagbuo ng cis-aconitic acid, na, sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang molekula ng tubig, ay pumasa sa isocitric acid.

Ang mga reversible hydration-dehydration reaction na ito ay na-catalyze ng enzyme aconitate-hydratase:

Sa ikatlong reaksyon, na lumilitaw na rate-limiting ng Krebs cycle, ang isocitric acid ay dehydrogenated sa pagkakaroon ng NAD-dependent isocitrate dehydrogenase:

(Mayroong dalawang uri ng isocitrate dehydrogenases sa mga tisyu: NAD- at NADP-dependent.

Ito ay itinatag na ang papel ng pangunahing katalista para sa oksihenasyon ng isocitric acid sa Krebs cycle ay ginagampanan ng NAD-dependent isocitrate dehydrogenase.)

Sa panahon ng reaksyon ng isocitrate dehydrogenase, ang isocitric acid ay decarboxylated. Ang NAD-dependent na isocitrate dehydrogenase ay isang allosteric enzyme na nangangailangan ng ADP bilang isang tiyak na activator. Bilang karagdagan, ang enzyme ay nangangailangan ng Mg2+ o Mn2+ ions upang ipakita ang aktibidad nito.

Sa ikaapat na reaksyon, nangyayari ang oxidative decarboxylation ng α-ketoglutaric acid sa succinyl-CoA. Ang mekanismo ng reaksyong ito ay katulad ng reaksyon ng oxidative decarboxylation ng pyruvate sa acetyl-CoA. Ang α-Ketoglutarate dehydrogenase complex ay kahawig ng pyruvate dehydrogenase complex sa istraktura nito. Sa parehong mga kaso, limang coenzymes ang nakikibahagi sa reaksyon: TDP, lipoic acid amide, HS-KoA, FAD, at NAD.

Sa buod, ang reaksyong ito ay maaaring isulat tulad ng sumusunod:

Ang ikalimang reaksyon ay na-catalyzed ng enzyme na succinyl-CoA synthetase. Sa panahon ng reaksyong ito, ang succinyl-CoA, na may partisipasyon ng GDP at inorganic phosphate, ay na-convert sa succinic acid (succinate). Kasabay nito, ang pagbuo ng isang high-energy phosphate bond ng GTP1 ay nangyayari dahil sa high-energy thioether bond ng succinyl-CoA:

(Ang resultang GTP ay nag-donate ng terminal phosphate group nito sa ADP, na nagreresulta sa pagbuo ng ATP.

Ang pagbuo ng high-energy nucleoside triphosphate sa panahon ng succinyl-CoA synthetase reaction ay isang halimbawa ng phosphorylation sa substrate level.)

Sa ikaanim na reaksyon, ang succinate ay dehydrogenated sa fumaric acid. Ang oksihenasyon ng succinate ay na-catalyzed ng succinate dehydrogenase, sa molekula kung saan ang coenzyme FAD ay covalently bound sa protina:

Sa ikapitong reaksyon, ang nagresultang fumaric acid ay na-hydrated sa ilalim ng impluwensya ng enzyme fumarate hydratase.

Ang produkto ng reaksyong ito ay malic acid (malate). Dapat pansinin na ang fumarate hydratase ay may stereospecificity - sa panahon ng reaksyong ito, nabuo ang L-malic acid:

Sa wakas, sa ikawalong reaksyon ng tricarboxylic acid cycle, sa ilalim ng impluwensya ng mitochondrial NAD-dependent malate dehydrogenase, ang L-malate ay na-oxidize sa oxaloacetate:

Tulad ng makikita, sa isang pagliko ng cycle, na binubuo ng walong enzymatic na reaksyon, ang kumpletong oksihenasyon ("pagkasunog") ng isang molekula ng acetyl-CoA ay nangyayari.

Para sa tuluy-tuloy na operasyon ng cycle, ang isang pare-parehong supply ng acetyl-CoA sa system ay kinakailangan, at ang mga coenzymes (NAD at FAD), na pumasa sa isang pinababang estado, ay dapat na oxidized muli at muli. Isinasagawa ang oksihenasyong ito sa sistema ng electron carrier (o respiratory enzyme chain) na matatagpuan sa mitochondria.

Ang enerhiya na inilabas bilang resulta ng oksihenasyon ng acetyl-CoA ay higit na nakakonsentra sa mga high-energy phosphate bond ng ATP.

Sa apat na pares ng hydrogen atoms, tatlong pares ang inililipat sa pamamagitan ng NAD sa electron transport system; sa kasong ito, para sa bawat pares sa biological oxidation system, tatlong ATP molecule ang nabuo (sa proseso ng conjugated oxidative phosphorylation), at samakatuwid, sa kabuuan, siyam na ATP molecule. Isang pares ng mga atom ang pumapasok sa sistema ng transportasyon ng elektron sa pamamagitan ng FAD, na nagreresulta sa pagbuo ng 2 molekula ng ATP. Sa panahon ng mga reaksyon ng Krebs cycle, 1 molekula ng GTP ay na-synthesize din, na katumbas ng 1 molekula ng ATP.

Kaya, sa panahon ng oksihenasyon ng acetyl-CoA sa Krebs cycle, 12 ATP molecule ang nabuo.

Tulad ng nabanggit na, 1 NADH2 molekula (3 ATP molecule) ay nabuo sa panahon ng oxidative decarboxylation ng pyruvate sa acetyl-CoA. Dahil ang pagkasira ng isang molekula ng glucose ay gumagawa ng dalawang molekulang pyruvate, kapag sila ay na-oxidize sa 2 molekula ng acetyl-CoA at ang susunod na dalawang pagliko ng siklo ng tricarboxylic acid, 30 mga molekula ng ATP ay na-synthesize (kaya, ang oksihenasyon ng isang molekula ng pyruvate sa CO2 at ang H2O ay nagbibigay ng 15 ATP molecules).

Dito dapat idagdag ang 2 molekula ng ATP na nabuo sa panahon ng aerobic glycolysis, at 4 na molekula ng ATP na na-synthesize dahil sa oksihenasyon ng 2 molekula ng extramitochondrial NADH2, na nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng 2 molekula ng glyceraldehyde-3-phosphate sa reaksyon ng dehydrogenase.

Mga reaksyon sa siklo ng Krebs

Sa kabuuan, nakukuha natin na kapag ang 1 molekula ng glucose ay nasira sa mga tisyu ayon sa equation: C6H1206 + 602 -> 6CO2 + 6H2O, 36 ATP molecule ang na-synthesize, na nag-aambag sa akumulasyon ng adenosine triphosphate sa high-energy phosphate bonds 36 X 34.5 ~ 1240 kJ (o, ayon sa iba pang mapagkukunan, 36 X 38 ~ 1430 kJ) libreng enerhiya.

Sa madaling salita, mula sa lahat ng libreng enerhiya (mga 2840 kJ) na inilabas sa panahon ng aerobic oxidation ng glucose, hanggang sa 50% nito ay naipon sa mitochondria sa isang anyo na maaaring magamit upang maisagawa ang iba't ibang mga physiological function.

Walang alinlangan, sa mga tuntunin ng enerhiya, ang kumpletong pagkasira ng glucose ay isang mas mahusay na proseso kaysa sa glycolysis. Dapat pansinin na ang 2 molecule ng NADH2 na nabuo sa panahon ng conversion ng glyceraldehyde-3-phosphate 2 NADH2 molecules, kapag na-oxidize, ay hindi nagbibigay ng 6 na ATP molecule, ngunit 4 lamang. Ang katotohanan ay ang extramitochondrial NADH2 molecules mismo ay hindi magagawang tumagos sa pamamagitan ng lamad sa mitochondria.

Gayunpaman, ang mga electron na kanilang ibinibigay ay maaaring isama sa mitochondrial chain ng biological oxidation gamit ang tinatawag na glycerophosphate shuttle mechanism (Fig. 92). Tulad ng nakikita sa figure, ang cytoplasmic NADH2 ay unang tumutugon sa cytoplasmic dihydroxyacetone phosphate upang bumuo ng glycerol-3-phosphate. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng NAD-dependent cytoplasmic glycerol-3-phosphate dehydrogenase:

Dihydroxyacetone phosphate + NADH2 glycerol-3-phosphate + NAD

Ang nagreresultang glycerol-3-phosphate ay madaling tumagos sa mitochondrial membrane.

Sa loob ng mitochondria, isa pang (mitochondrial) glycerol-3-phosphate dehydrogenase (flavin enzyme) ang nag-oxidize muli ng glycerol-3-phosphate sa dihydroxyacetone phosphate:

Glycerol-3-phosphate + FAD Dihydroxyacetone phosphate + faDH2

Ang pinababang flavoprotein (enzyme - FADH2) ay nagpapakilala, sa antas ng KoQ, ang mga electron na nakuha nito sa kadena ng biological oxidation at nauugnay na oxidative phosphorylation, at ang dihydroxyacetone phosphate ay umalis sa mitochondria sa cytoplasm at maaaring makipag-ugnayan muli sa cytoplasmic NADH2.

Kaya, ang isang pares ng mga electron (mula sa isang molekula ng cytoplasmic NADH2) na ipinakilala sa respiratory chain gamit ang glycerophosphate shuttle mechanism ay hindi nagbubunga ng 3 ATP, ngunit 2 ATP.

Mahusay na ngayon na ang mekanismo ng glycerophosphate shuttle ay nagaganap sa mga selula ng atay.

Para sa iba pang mga tisyu, ang tanong na ito ay hindi pa nilinaw.

Ikot ng tricarboxylic acid

Ang mga reaksyon ng glycolysis ay nagaganap sa cytosol at sa mga chloroplast. Mayroong tatlong yugto ng glycolysis:

1 - paghahanda (phosphorylation ng hexose at pagbuo ng dalawang phosphotriose);

2 - ang unang oxidative substrate phosphorylation;

3 - ang pangalawang intramolecular oxidative substrate phosphorylation.

Ang mga asukal ay sumasailalim sa metabolic transformations sa anyo ng mga ester ng phosphoric acid.

Ang glucose ay preactivated sa pamamagitan ng phosphorylation. Sa isang reaksyon na umaasa sa ATP na na-catalyze ng hexokinase, ang glucose ay na-convert sa glucose-6-phosphate. Pagkatapos ng isomerization ng glucose-6-phosphate sa fructose-6-phosphate, ang huli ay muling phosphorylated upang bumuo ng fructose-1,6-diphosphate. Ang Phosphofructokinase, na nag-catalyze sa hakbang na ito, ay isang mahalagang key enzyme sa glycolysis.

Kaya, dalawang molekula ng ATP ang ginagamit upang maisaaktibo ang isang molekula ng glucose. Ang Fructose-1,6-diphosphate ay na-cleaved ng aldolase sa dalawang phosphorylated C3 fragment. Ang mga fragment na ito, glyceraldehyde-3-phosphate at dihydroxyacetone phosphate, ay na-convert sa isa't isa sa pamamagitan ng triose phosphate isomerase.

Ang glyceraldehyde-3-phosphate ay na-oxidized ng glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase upang bumuo ng NADH + H+.

Sa reaksyong ito, ang inorganikong pospeyt ay kasama sa molekula upang bumuo ng 1,3-diphosphoglycerate. Ang nasabing intermediate ay naglalaman ng isang halo-halong anhydride bond, ang cleavage nito ay isang napaka-exoergic na proseso. Sa susunod na yugto, na na-catalyzed ng phosphoglycerate kinase, ang hydrolysis ng tambalang ito ay nauugnay sa pagbuo ng ATP.

Ang susunod na intermediate na produkto, ang hydrolysis na maaaring maiugnay sa synthesis ng ATP, ay nabuo sa reaksyon ng isomerization ng 3-phosphoglycerate, na nakuha bilang isang resulta ng reaksyon ng oksihenasyon ng 3PHA, sa 2-phosphoglycerate (ang enzyme phosphoglycerate mutase ) at kasunod na pag-aalis ng tubig (enolase enzyme).

Ang produkto ay isang ester ng phosphoric acid at ang enol form ng pyruvate at samakatuwid ay tinatawag na phosphoenolpyruvate (PEP). Ang huling hakbang, na na-catalyzed ng pyruvate kinase, ay gumagawa ng pyruvate at ATP.

Kasama ang PHA oxidation step at ang thiokinase reaction sa citrate cycle, ito ang pangatlong reaksyon na nagpapahintulot sa mga cell na mag-synthesize ng ATP, na independiyente sa respiratory chain.

Sa kabila ng pagbuo ng ATP, ito ay lubos na exoergic at samakatuwid ay hindi maibabalik.

Bilang resulta ng glycolysis, mula sa isang molekula ng glucose, 2 molekula ng pyruvic acid at 4 na molekula ng ATP ay nabuo. Dahil ang macroergic bond ay direktang nabuo sa oxidized substrate, ang prosesong ito ng ATP formation ay tinatawag na substrate phosphorylation.

Sinasaklaw ng dalawang molekula ng ATP ang halaga ng paunang pag-activate ng substrate sa pamamagitan ng phosphorylation. Samakatuwid, ang 2 molekula ng ATP ay naipon. Bilang karagdagan, sa panahon ng glycolysis, 2 NAD molekula ay nabawasan sa NADH. Sa panahon ng glycolysis, ang isang molekula ng glucose ay nababawas sa dalawang molekulang pyruvate.

Bilang karagdagan, ang dalawang molekula ng ATP at NADH + H + ay nabuo (aerobic glycolysis).

Sa ilalim ng anaerobic na mga kondisyon, ang pyruvate ay sumasailalim sa mga karagdagang pagbabago, habang tinitiyak ang pagbabagong-buhay ng NAD +. Gumagawa ito ng mga produkto ng fermentation tulad ng lactate o ethanol (anaerobic glycolysis). Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang glycolysis ay ang tanging paraan upang makakuha ng enerhiya para sa synthesis ng ATP mula sa ADP at inorganic phosphate. Sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic, ang nabuo na 2 molekula ng pyruvic acid ay pumapasok sa aerobic phase ng paghinga.

Ikot ng Krebs. Ang Acetyl-CoA na nabuo bilang isang resulta ng oxidative decarboxylation ng pyruvate sa mitochondria ay pumapasok sa Krebs cycle.

Nagsisimula ang cycle sa pagdaragdag ng acetyl-CoA sa oxaloacetate at pagbuo ng citric acid (citrate).

Pagkatapos ang citric acid (isang anim na carbon compound), sa pamamagitan ng isang serye ng mga dehydrogenations (abstraction ng hydrogen) at dalawang decarboxylation (pag-aalis ng CO2), ay nawawala ang dalawang carbon atoms at muling nagiging oxaloacetate (isang four-carbon compound) sa Krebs cycle , ibig sabihin.

bilang resulta ng isang kumpletong pagliko ng cycle, ang isang molekula ng acetyl-CoA ay nasusunog sa CO2 at H2O, at ang molekula ng oxaloacetate ay muling nabuo. Sa panahon ng mga reaksyon ng cycle, ang pangunahing halaga ng enerhiya na nakapaloob sa oxidized substrate ay pinakawalan, at karamihan sa enerhiya na ito ay hindi nawawala sa katawan, ngunit ginagamit sa panahon ng pagbuo ng high-energy final phosphate bond ng ATP.

Kapag ang glucose ay na-oxidize sa panahon ng paghinga sa panahon ng paggana ng glycolysis at ang Krebs cycle, isang kabuuang 38 ATP molecule ang nabuo.

Ang mga halaman ay may ibang paraan ng paglilipat ng mga electron sa oxygen. Ang landas na ito ay hindi hinahadlangan ng cyanide at samakatuwid ay tinatawag na cyanide-resistant o alternatibo. Ang respiration na lumalaban sa cyanide ay nauugnay sa paggana ng isang alternatibong oxidase sa respiratory chain, bilang karagdagan sa cytochrome oxidase, na unang nahiwalay noong 1978.

Sa ganitong paraan ng paghinga, ang enerhiya ay higit sa lahat ay hindi naipon sa ATP, ngunit nawawala sa anyo ng init. Ang respiration na lumalaban sa cyanide ay pinipigilan ng salicylic acid. Sa karamihan ng mga halaman, ang respirasyon na lumalaban sa cyanide ay 10-25%, ngunit kung minsan ay maaaring umabot ito sa 100% ng kabuuang paggamit ng oxygen. Depende ito sa uri at lumalagong kondisyon ng mga halaman. Ang mga function ng alternatibong paghinga ay hindi ganap na malinaw. Ang landas na ito ay isinaaktibo kapag mayroong isang mataas na nilalaman ng ATP sa cell at pagsugpo sa gawain ng pangunahing kadena ng transportasyon ng elektron sa panahon ng paghinga.

Ang daanan na lumalaban sa cyanide ay naisip na gumaganap ng isang papel kapag nalantad sa masamang mga kondisyon. Napatunayan na ang alternatibong paghinga ay nakikibahagi sa pagbuo ng init. Ang pagwawaldas ng enerhiya sa anyo ng init ay maaaring magbigay ng pagtaas sa temperatura ng mga tisyu ng halaman ng 10-15°C sa itaas ng temperatura ng kapaligiran.

Upang ipaliwanag ang mekanismo ng ATP synthesis na nauugnay sa transportasyon ng mga electron sa ETC ng paghinga, ilang mga hypotheses ang iminungkahi:

• kemikal (sa pamamagitan ng pagkakatulad sa substrate phosphorylation);
• mechanochemical (batay sa kakayahan ng mitochondria na baguhin ang volume);
• chemiosmotic (postulating isang intermediate form ng oxidation energy transformation sa anyo ng isang transmembrane proton gradient).

Ang proseso ng pagbuo ng ATP bilang resulta ng paglipat ng mga H ions sa pamamagitan ng mitochondrial membrane ay tinatawag na oxidative phosphorylation.

Isinasagawa ito sa pakikilahok ng enzyme ATP synthetase. Ang mga molekula ng ATP synthetase ay matatagpuan sa anyo ng mga spherical granules sa panloob na bahagi ng panloob na lamad ng mitochondria.

Bilang resulta ng paghahati ng dalawang molekula ng pyruvic acid at ang paglipat ng mga hydrogen ions sa pamamagitan ng lamad sa pamamagitan ng mga espesyal na channel, isang kabuuang 36 na molekula ng ATP ang na-synthesize (2 molekula sa siklo ng Krebs at 34 na molekula bilang resulta ng paglipat ng H ions sa pamamagitan ng lamad).

Ang pangkalahatang equation para sa aerobic respiration ay maaaring ipahayag bilang mga sumusunod:

C6H12O6 + O2+ 6H2O + 38ADP + 38H3PO4 →

6CO2+ 12H2O + 38ATP

Ang H+-translocating ATP synthase ay binubuo ng dalawang bahagi: isang proton channel (F0) na binuo sa lamad ng hindi bababa sa 13 subunits at isang catalytic subunit (Fi) na nakausli sa matrix.

Ang "ulo" ng catalytic na bahagi ay nabuo ng tatlong + - at tatlong - mga subunit, kung saan mayroong tatlong aktibong sentro.

Ang "stem" ng istraktura ay nabuo ng polypeptides ng Fo-part at ang y-, 5- at s-subunits ng "head".

Ang catalytic cycle ay nahahati sa tatlong yugto, ang bawat isa ay pumasa sa tatlong aktibong sentro. Una, ang pagbubuklod ng ADP (ADP) at Pi, pagkatapos ay nabuo ang isang phosphoanhydride bond, at sa wakas ay inilabas ang panghuling produkto ng reaksyon.

Sa bawat paglipat ng isang proton sa pamamagitan ng F0 protein channel sa matrix, lahat ng tatlong aktibong sentro ay nagpapanggitna sa susunod na yugto ng reaksyon. Ipinapalagay na ang enerhiya ng transportasyon ng proton ay pangunahing ginugol sa pag-ikot ng α-subunit, bilang isang resulta kung saan ang mga conformation ng α- at β-subunits ay nagbabago nang paikot.

Mga social button para sa Joomla

Mga function ng Krebs cycle

Agham » Biochemistry

1.Pag-andar ng hydrogen donor. Ang Krebs cycle ay nagbibigay ng mga substrate para sa respiratory chain (NAD-dependent substrates: isocitrate, -ketoglutarate, malate; FAD-dependent substrate - succinate).
2.catabolic function. Sa kurso ng TCA, sila ay na-oxidized sa mga huling produkto ng metabolismo
acetyl residues na nabuo mula sa mga molecule ng gasolina (glucose, fatty acids, glycerol, amino acids).
3.Anabolic function.

Ang TCA substrates ay ang batayan para sa synthesis ng maraming mga molekula (keto acids - α-ketoglutarate at PAA - ay maaaring ma-convert sa amino acids glu at asp; PIA ay maaaring ma-convert sa glucose, succinyl-CoA ay ginagamit para sa heme synthesis).
4.Anaplerotic function. Ang cycle ay hindi nagambala dahil sa mga reaksyon ng anaplerosis (pagdaragdag) ng pondo ng mga substrate nito. Ang pinakamahalagang anaplerotic na reaksyon ay ang pagbuo ng PHA (isang molekula na nag-trigger ng cycle) sa pamamagitan ng carboxylation ng PVC.
5.function ng enerhiya.

Sa antas ng succinyl-CoA, ang substrate phosphorylation ay nangyayari sa pagbuo ng 1 macroerg molecule.

Ang oksihenasyon ng acetate ay nagbibigay ng maraming enerhiya

Bilang karagdagan, ang 4 na reaksyon ng dehydrogenase sa siklo ng Krebs ay lumikha ng isang malakas na daloy ng mga electron na mayaman sa enerhiya. Ang mga electron na ito ay pumapasok sa respiratory chain ng panloob na mitochondrial membrane.

Ang huling electron acceptor ay oxygen. Sa sunud-sunod na paglipat ng mga electron sa oxygen, ang enerhiya ay inilabas na sapat upang bumuo ng 9 na molekula ng ATP sa pamamagitan ng oxidative phosphorylation. Tandaan: Ang figure na ito ay magiging mas malinaw pagkatapos nating makilala ang gawain ng respiratory chain at sa enzyme na nag-synthesize ng ATP.

Mga tricarboxylic acid- mga organikong acid na mayroong tatlong pangkat ng carboxyl (-COOH). Malawak silang kinakatawan sa kalikasan at kasangkot sa iba't ibang proseso ng biochemical.

Tradisyunal na pangalan Systematic na pangalan Molecular formula Structural formula

Lemon acid	2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid	C6H8O7
isocitric acid	1-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic	C6H8O7
Aconitic acid	1-propene-1,2,3-tricarboxylic acid	C6H6O6	(cis isomer at trans isomer)
Homocitric acid	2-hydroxybutane-1,2,4-tricarboxylic acid	C7H10O7
Oxalosuccinic acid	1-oxopropane-1,2,3-tricarboxylic acid	C6H6O7
Tricarballylic acid	Propane-1,2,3-tricarboxylic acid	C3H5(COOH)3
trimesic acid	Benzene-1,3,5-tricarboxylic acid	C9H6O6

Cm.

Tricarboxylic acid cycle (Krebs cycle)

Mga Tala

Panitikan

• V. P. Komov, V. N. Shvedova. Biochemistry. - Bustard, 2004. - 638 p.

Patuloy naming sinusuri ang siklo ng Krebs. Sa huling artikulo, napag-usapan ko kung ano ito sa pangkalahatan, kung bakit kailangan ang siklo ng Krebs at kung anong lugar ito sa metabolismo.

Ngayon ay bumaba tayo sa mga aktwal na reaksyon ng siklo na ito.

Magpapareserba ako kaagad - para sa akin nang personal, ang pagsasaulo ng mga reaksyon ay isang ganap na walang kabuluhang ehersisyo hanggang sa ayusin ko ang mga tanong sa itaas.

Ngunit kung naisip mo na ang teorya, iminumungkahi kong magpatuloy sa pagsasanay.

Makakakita ka ng maraming paraan para isulat ang Krebs cycle. Ang pinakakaraniwang mga pagpipilian ay ganito:

Ngunit ang paraan ng pagsulat ng mga reaksyon mula sa magandang lumang aklat-aralin sa biochemistry mula sa mga may-akda ng Berezov T.T. ay tila pinaka-maginhawa para sa akin.

at Korovkina B.V.

Unang reaksyon

Ang Acetyl-CoA at Oxaloacetate na pamilyar sa atin ay nagsasama at nagiging citrate, ibig sabihin, sa sitriko acid.

Pangalawang reaksyon

Ngayon kumuha kami ng sitriko acid at i-on ito isocitric acid.

Pagpapalitan ng enerhiya. Ikot ng Krebs. Respiratory chain at excretion

Ang isa pang pangalan para sa sangkap na ito ay isocitrate.

Sa katunayan, ang reaksyong ito ay medyo mas kumplikado, sa pamamagitan ng isang intermediate na yugto - ang pagbuo ng cis-aconitic acid. Pero nagpasya akong gawing simple para mas maalala mo. Kung kinakailangan, maaari mong idagdag ang nawawalang hakbang dito kung naaalala mo ang lahat ng iba pa.

Sa katunayan, ang dalawang functional na grupo ay pinalitan lamang.

Pangatlong reaksyon

Kaya, nakakuha kami ng isocitric acid.

Ngayon ay kailangan itong ma-decarboxylated (iyon ay, kurutin ang COOH) at i-dehydrate (iyon ay, kurutin ang H). Ang resultang sangkap ay a-ketoglutarate.

Ang reaksyong ito ay kapansin-pansin para sa pagbuo ng HADH2 complex. Nangangahulugan ito na ang NAD transporter ay kumukuha ng hydrogen upang simulan ang respiratory chain.

Gusto ko ang bersyon ng mga reaksyon ng Krebs Cycle sa aklat-aralin ni Berezov at Korovkin dahil ang mga atom at functional na grupo na lumahok sa mga reaksyon ay agad na nakikita.

ikaapat na reaksyon

Kumuha kami ng a-ketoglutarate mula sa nakaraang reaksyon at decarboxylate ito sa oras na ito. Tulad ng makikita mo, sa parehong reaksyon, ang coenzyme-A ay idinagdag sa a-ketoglutarate.

Muli, kung paano gumagana ang orasan nicotineAmideAdenineDinucleotide, iyon ay ITAAS.

Ang maluwalhating carrier na ito ay lilitaw dito, tulad ng sa huling hakbang, upang makuha ang hydrogen at dalhin ito sa respiratory chain.

Sa pamamagitan ng paraan, ang nagresultang sangkap - succinyl-CoA, hindi dapat matakot sa iyo.

Ang succinate ay isa pang pangalan para sa succinic acid, na kilala sa iyo mula noong mga araw ng bioorganic chemistry. Ang Succinyl-Coa ay isang kumbinasyon ng succinic acid na may coenzyme-A. Maaari nating sabihin na ito ay isang ester ng succinic acid.

Ikalimang reaksyon

Sa huling hakbang, sinabi namin na ang succinyl-CoA ay isang ester ng succinic acid.

At ngayon kukunin natin ang ating sarili succinic acid, ibig sabihin, succinate, mula sa succinyl-CoA. Isang napakahalagang punto: nasa reaksyong ito na substrate phosphorylation.

Ang phosphorylation sa pangkalahatan (maaari itong oxidative at substrate) ay ang pagdaragdag ng isang phosphorus group na PO3 sa GDP o ATP upang makakuha ng kumpletong GTP, o, ayon sa pagkakabanggit, ATP. Ang substrate ay naiiba dahil ang parehong grupo ng posporus ay hiwalay sa anumang sangkap na naglalaman nito.

Sa madaling salita, inililipat ito mula sa SUBSTRATE sa HDF o ADP. Iyon ang dahilan kung bakit ito ay tinatawag na "substrate phosphorylation".

Muli: sa sandali ng simula ng substrate phosphorylation, mayroon kaming diphosphate molecule - guanosine Diphosphate o adenosine Diphosphate.

Phosphorylation ay binubuo sa katotohanan na ang isang molekula na may dalawang phosphoric acid residues - GDP o ADP "ay nakumpleto" sa isang molekula na may tatlong phosphoric acid residues upang makakuha ng guanosine TRIphosphate o adenosine TRIphosphate. Ang prosesong ito ay nangyayari sa panahon ng conversion ng succinyl-CoA sa succinate (iyon ay, sa succinic acid).

Sa diagram makikita mo ang mga letrang F (n). Ibig sabihin ay "inorganic phosphate". Ang inorganic na pospeyt ay pumasa mula sa substrate patungo sa GDP, upang ang mga produkto ng reaksyon ay naglalaman ng mahusay, mataas na grado na GTP.

Ngayon tingnan natin ang reaksyon mismo:

ikaanim na reaksyon

susunod na pagbabago. Sa pagkakataong ito, ang succinic acid na natanggap namin sa nakaraang hakbang ay magiging fumarate tandaan ang bagong double bond.

Ang diagram ay malinaw na nagpapakita kung paano kasangkot ang reaksyon FAD: Ang walang kapagurang proton at electron carrier na ito ay kumukuha ng hydrogen at direktang i-drag ito sa respiratory chain.

Ikapitong reaksyon

Nasa finish line na kami.

Ang penultimate stage ng Krebs cycle ay ang conversion ng fumarate sa L-malate. L-malate ay isa pang pangalan L-malic acid, pamilyar sa kurso ng bioorganic chemistry.

Kung titingnan mo ang mismong reaksyon, makikita mo na, una, ito ay napupunta sa magkabilang direksyon, at pangalawa, ang esensya nito ay hydration.

Iyon ay, ang fumarate ay nakakabit lamang ng isang molekula ng tubig sa sarili nito, na nagreresulta sa L-malic acid.

Ikawalong reaksyon

Ang huling reaksyon ng Krebs cycle ay ang oksihenasyon ng L-malic acid sa oxaloacetate, i.e. sa oxaloacetic acid.

Tulad ng naiintindihan mo, ang "oxaloacetate" at "oxaloacetic acid" ay magkasingkahulugan. Marahil ay naaalala mo na ang oxaloacetic acid ay isang bahagi ng unang reaksyon ng Krebs cycle.

Dito napapansin natin ang kakaibang reaksyon: pagbuo ng NADH2, na magdadala ng mga electron sa respiratory chain.

Huwag kalimutan din ang mga reaksyon 3,4 at 6, kung saan ang mga electron at proton carrier para sa respiratory chain ay nabuo din.

Tulad ng nakikita mo, partikular kong itinampok sa pula ang mga reaksyon kung saan nabuo ang NADH at FADH2. Ang mga ito ay napakahalagang sangkap para sa respiratory chain.

Sa berde, na-highlight ko ang reaksyon kung saan nangyayari ang substrate phosphorylation, at nakuha ang GTP.

Paano maaalala ang lahat ng ito?

Sa totoo lang, hindi naman ganoon kahirap. Ang pagkakaroon ng ganap na basahin ang aking dalawang artikulo, pati na rin ang iyong aklat-aralin at mga lektura, kailangan mo lamang na magsanay sa pagsulat ng mga reaksyong ito. Inirerekomenda kong alalahanin ang Krebs cycle sa mga bloke ng 4 na reaksyon. Isulat ang 4 na reaksyong ito nang maraming beses, pumili ng asosasyon para sa bawat isa na nababagay sa iyong memorya.

Halimbawa, agad kong naalala ang pangalawang reaksyon nang napakadali, kung saan nabuo ang isocitric acid mula sa citric acid (sa tingin ko ito ay pamilyar sa lahat mula pagkabata).

Maaari ka ring gumamit ng mnemonic memo gaya ng: Isang Buong Pineapple At Isang Slice Ng Souffle Ngayon Ang Talagang Aking Tanghalian, na tumutugma sa serye - citrate, cis-aconitate, isocitrate, alpha-ketoglutarate, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacetate.

Marami pang katulad nito.

Ngunit, sa totoo lang, halos hindi ko nagustuhan ang mga ganitong tula. Sa palagay ko, mas madaling matandaan ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon mismo. Malaki ang naitulong sa akin sa pamamagitan ng paghahati ng Krebs cycle sa dalawang bahagi, na bawat isa ay sinanay kong magsulat ng ilang beses sa isang oras. Bilang isang tuntunin, nangyari ito nang magkapares tulad ng sikolohiya o bioethics. Ito ay napaka-maginhawa - nang hindi ginagambala mula sa panayam, maaari mong literal na gumugol ng isang minuto sa pagsulat ng mga reaksyon habang naaalala mo ang mga ito, at pagkatapos ay suriin ang tamang opsyon.

Sa pamamagitan ng paraan, sa ilang mga unibersidad, para sa mga pagsusulit at pagsusulit sa biochemistry, ang mga guro ay hindi nangangailangan ng kaalaman sa mga reaksyon mismo.

Kailangan mo lamang malaman kung ano ang siklo ng Krebs, kung saan ito nangyayari, ano ang mga tampok at kahalagahan nito, at, siyempre, ang kadena ng mga pagbabagong-anyo mismo. Tanging isang kadena ang maaaring pangalanan nang walang mga formula, gamit lamang ang mga pangalan ng mga sangkap. Ang diskarte na ito ay walang kahulugan, sa aking opinyon.

Sana ay nakatulong sa iyo ang aking gabay sa tricarboxylic acid cycle.

At nais kong ipaalala sa iyo na ang dalawang artikulong ito ay hindi isang ganap na kapalit para sa iyong mga lektura at aklat-aralin. Isinulat ko lamang ang mga ito upang halos maunawaan mo kung ano ang siklo ng Krebs. Kung bigla kang makakita ng ilang pagkakamali sa aking gabay, mangyaring isulat ang tungkol dito sa mga komento. Salamat sa iyong atensyon!

Ikot ng tricarboxylic acid

siklo ng tricarboxylic acid (Ikot ng Krebs, citrate cycle) ay ang gitnang bahagi ng pangkalahatang landas ng catabolism, isang cyclic biochemical aerobic na proseso kung saan ang conversion ng dalawa- at tatlong-carbon compound, na nabuo bilang mga intermediate na produkto sa mga buhay na organismo sa panahon ng pagkasira ng carbohydrates, taba at protina, sa Nagaganap ang CO 2. Sa kasong ito, ang inilabas na hydrogen ay ipinadala sa tissue respiration chain, kung saan ito ay higit na na-oxidized sa tubig, na direktang bahagi sa synthesis ng isang unibersal na mapagkukunan ng enerhiya - ATP.

Ang Krebs cycle ay isang mahalagang hakbang sa paghinga ng lahat ng mga cell na gumagamit ng oxygen, ang sangang-daan ng maraming metabolic pathway sa katawan. Bilang karagdagan sa isang makabuluhang papel sa enerhiya, ang cycle ay gumaganap din ng isang makabuluhang pag-andar ng plastik, iyon ay, ito ay isang mahalagang mapagkukunan ng mga precursor molecule, mula sa kung saan, sa kurso ng iba pang mga biochemical transformations, tulad ng mahalagang mga compound para sa buhay ng cell bilang ang mga amino acid, carbohydrates, fatty acid, atbp. ay na-synthesize.

Mga pag-andar

1. Integrative function- ang cycle ay ang link sa pagitan ng mga reaksyon ng anabolism at catabolism.
2. catabolic function- pagbabago ng iba't ibang mga sangkap sa mga substrate ng cycle:
   • Mga fatty acid, pyruvate, Leu, Phen - Acetyl-CoA.
   • Arg, His, Glu - α-ketoglutarate.
   • Hair dryer, shooting range - fumarate.
3. Anabolic function- ang paggamit ng mga substrate ng cycle para sa synthesis ng mga organikong sangkap:
   • Oxalacetate - glucose, Asp, Asn.
   • Succinyl-CoA - synthesis ng heme.
   • CO 2 - mga reaksyon ng carboxylation.
4. Pag-andar ng hydrogen donor- ang Krebs cycle ay nagbibigay ng mga proton sa mitochondrial respiratory chain sa anyo ng tatlong NADH.H + at isang FADH 2 .
5. function ng enerhiya- 3 NADH.H + ay nagbibigay ng 7.5 mol ng ATP, 1 FADH 2 ay nagbibigay ng 1.5 mol ng ATP sa respiratory chain. Bilang karagdagan, ang 1 GTP ay synthesize sa cycle sa pamamagitan ng substrate phosphorylation, at pagkatapos ay ang ATP ay synthesize mula dito sa pamamagitan ng transphosphorylation: GTP + ADP = ATP + GDP.

Mga tuntunin ng mnemonic

Para sa mas madaling pagsasaulo ng mga acid na kasangkot sa Krebs cycle, mayroong isang mnemonic rule:

Isang Buong Pineapple At Isang Slice Ng Souffle Ngayon Ang Talagang Aking Tanghalian, na tumutugma sa serye - citrate, (cis-) aconitate, isocitrate, (alpha-) ketoglutarate, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacetate.

Mayroon ding sumusunod na mnemonic na tula (ang may-akda nito ay isang katulong sa Kagawaran ng Biochemistry ng KSMU E. V. Parshkova):

pike sa acetyl limon banlik, ngunit nar cis kasama isang con Natakot ako na nasa ibabaw niya siya isolimon ngunit Alpha ketoglutar Naku. Succinyl Xia coenzyme om, Amber banlik fumar ovo, Yabloch ek nag-stock para sa taglamig, tumalikod pike oh ulit.

(oxaloacetic acid, citric acid, cis-aconitic acid, isocitric acid, α-ketoglutaric acid, succinyl-KoA, succinic acid, fumaric acid, malic acid, oxaloacetic acid).

Isa pang bersyon ng tula

Kinain ni Pike ang acetate, lumalabas na citrate sa pamamagitan ng cis-aconitate, ito ay isocitrate hydrogens kapag naibigay ang NAD, nawawala ang CO 2, ito ay labis na natutuwa na darating ang alpha-ketoglutarate oxidation - ninakaw ng NAD ang hydrogen TDP, ang coenzyme ay kumukuha ng CO 2 at halos walang enerhiya. lumitaw sa succinyl kaagad ang GTP ay ipinanganak at nanatiling succinate, ngayon ay nakarating na siya sa FAD - uminom siya ng hydrogen fumarate ng tubig, at ito ay naging malate dito upang malate NAD ay dumating, hydrogens acquired Pike ay nagpakita muli at tahimik na nagtago Nanonood ng acetate ...

Mga Tala

Mga link

• siklo ng tricarboxylic acid

Maikling makasaysayang impormasyon

Ang aming paboritong cycle ay ang CTC, o ang Cycle ng tricarboxylic acid - buhay sa Earth at sa ilalim ng Earth at sa Earth ... Huminto, ngunit sa pangkalahatan ito ang pinaka-kahanga-hangang mekanismo - ito ay pangkalahatan, ito ay sa pamamagitan ng pag-oxidize ng pagkasira. mga produkto ng carbohydrates, taba, protina sa mga selula ng mga buhay na organismo, bilang resulta nakakakuha tayo ng enerhiya para sa aktibidad ng ating katawan.

Ang prosesong ito ay natuklasan mismo ni Hans Krebs, kung saan natanggap niya ang Nobel Prize!

Ipinanganak siya noong Agosto 25 - 1900 sa lungsod ng Hildesheim ng Alemanya. Nakatanggap siya ng medikal na edukasyon mula sa Unibersidad ng Hamburg, nagpatuloy sa biochemical research sa ilalim ng gabay ni Otto Warburg sa Berlin.

Noong 1930, kasama ang isang mag-aaral, natuklasan niya ang proseso ng pag-neutralize ng ammonia sa katawan, na nasa maraming kinatawan ng buhay na mundo, kabilang ang mga tao. Ang cycle na ito ay ang urea cycle, na kilala rin bilang Krebs cycle #1.

Nang dumating si Hitler sa kapangyarihan, lumipat si Hans sa UK, kung saan nagpatuloy siya sa pag-aaral ng agham sa mga unibersidad ng Cambridge at Sheffield. Sa pagbuo ng pananaliksik ng Hungarian biochemist na si Albert Szent-Györgyi, nakakuha siya ng insight at ginawa ang pinakasikat na Krebs cycle No. 2, o sa madaling salita ang "Szent-Györgyi-Krebs cycle" - 1937.

Ang mga resulta ng pananaliksik ay ipinadala sa journal na "Nature", na tumangging mag-publish ng artikulo. Pagkatapos ay lumipad ang teksto sa magazine na "Enzymologia" sa Holland. Natanggap ni Krebs ang 1953 Nobel Prize sa Physiology o Medicine.

Ang pagtuklas ay kamangha-mangha: noong 1935, natuklasan ni Szent-Györgyi na ang succinic, oxaloacetic, fumaric at malic acids (lahat ng 4 na acid ay natural na kemikal na sangkap ng mga selula ng hayop) ay nagpapahusay sa proseso ng oksihenasyon sa pectoral na kalamnan ng kalapati. Na ginutay-gutay.

Nasa loob nito na ang mga proseso ng metabolic ay nagpapatuloy sa pinakamataas na bilis.

F. Knoop at K. Martius noong 1937 natagpuan na ang citric acid ay na-convert sa isocitric acid sa pamamagitan ng isang intermediate na produkto, cis - aconitic acid. Bilang karagdagan, ang isocitric acid ay maaaring ma-convert sa a-ketoglutaric acid, at ang acid na iyon sa succinic acid.

Napansin ni Krebs ang epekto ng mga acid sa pagsipsip ng O2 ng pectoral na kalamnan ng kalapati at inihayag ang kanilang epekto sa pag-activate sa oksihenasyon ng PVC at ang pagbuo ng Acetyl-Coenzyme A. Bilang karagdagan, ang mga proseso sa kalamnan ay hinarang ng malonic acid , na katulad ng succinic acid at maaaring mapagkumpitensyang humadlang sa mga enzyme na ang substrate ay succinic acid.

Nang idinagdag ni Krebs ang malonic acid sa medium ng reaksyon, nagsimula ang akumulasyon ng a-ketoglutaric, citric at succinic acid. Kaya, malinaw na ang magkasanib na pagkilos ng a-ketoglutaric, citric acids ay humahantong sa pagbuo ng succinic.

Si Hans ay nag-imbestiga ng higit sa 20 mga sangkap, ngunit hindi sila nakaapekto sa oksihenasyon. Kung ikukumpara ang data na nakuha, nakatanggap si Krebs ng isang cycle. Sa umpisa pa lang, hindi masabi ng mananaliksik kung ang proseso ay nagsisimula sa citric o isocitric acid, kaya tinawag niya itong "tricarboxylic acid cycle".

Ngayon alam na natin na ang una ay citric acid, kaya ang tama ay ang citrate cycle o ang citric acid cycle.

Sa mga eukaryotes, ang mga reaksyon ng TCA ay nangyayari sa mitochondria, habang ang lahat ng mga enzyme para sa catalysis, maliban sa 1, ay nakapaloob sa libreng estado sa mitochondrial matrix, maliban sa succinate dehydrogenase, na naisalokal sa panloob na mitochondrial membrane at isinama sa ang lipid bilayer. Sa mga prokaryote, ang mga reaksyon ng cycle ay nagaganap sa cytoplasm.

Kilalanin natin ang mga kalahok ng cycle:

1) Acetyl-Coenzyme A:
- Grupo ng acetyl
- Coenzyme A - Coenzyme A:

2) PIE - Oxaloacetate - Oxalic-Acetic acid:
dahil ito ay binubuo ng dalawang bahagi: oxalic at acetic acid.

3-4) Mga citric at Isocitric acid:

5) a-Ketoglutaric acid:

6) Succinyl-Coenzyme A:

7) Succinic acid:

8) Fumaric acid:

9) Malic acid:

Paano nagaganap ang mga reaksyon? Sa pangkalahatan, lahat tayo ay ginagamit sa hitsura ng singsing, na ipinapakita sa ibaba sa larawan. Ang lahat ay nakalista sa mga yugto sa ibaba:

1. Condensation ng Acetyl-Coenzyme A at Oxal-Acetic acid ➙ citric acid.

Ang pagbabagong-anyo ng Acetyl-Coenzyme A ay nagmula sa condensation na may Oxalo-Acetic acid, na nagreresulta sa pagbuo ng citric acid.

Ang reaksyon ay hindi nangangailangan ng pagkonsumo ng ATP, dahil ang enerhiya para sa prosesong ito ay ibinibigay bilang resulta ng hydrolysis ng thioether bond na may Acetyl-Coenzyme A, na macroergic:

2. Ang citric acid ay dumadaan sa cis-aconitic acid patungo sa isocitric acid.

Ang citric acid ay isomerized sa isocitric acid. Ang conversion enzyme - aconitase - unang nagde-dehydrate ng citric acid upang bumuo ng cis-aconitic acid, pagkatapos ay pinagsasama ang tubig sa double bond ng metabolite, na bumubuo ng isocitric acid:

3. Ang isolicitric acid ay dehydrogenated upang bumuo ng a-ketoglutaric acid at CO2.

Ang isolicitric acid ay na-oxidize ng isang tiyak na dehydrogenase, ang coenzyme kung saan ay NAD.

Kasabay ng oksihenasyon, ang isocitric acid ay decarboxylated. Bilang resulta ng mga pagbabago, nabuo ang α-ketoglutaric acid.

4. Ang alpha-ketoglutaric acid ay dehydrated ➙ succinyl-coenzyme A at CO2.

Ang susunod na hakbang ay ang oxidative decarboxylation ng α-ketoglutaric acid.

Ito ay na-catalyzed ng α-ketoglutarate dehydrogenase complex, na katulad ng mekanismo, istraktura at pagkilos sa pyruvate dehydrogenase complex. Bilang resulta, nabuo ang succinyl-CoA.

5. Succinyl-coenzyme A ➙ succinic acid.

Ang Succinyl-CoA ay hydrolyzed sa libreng succinic acid, ang inilabas na enerhiya ay naka-imbak sa pamamagitan ng pagbuo ng guanosine triphosphate. Ang yugtong ito ay ang isa lamang sa cycle kung saan direktang inilalabas ang enerhiya.

6. Na-dehydrate ang succinic acid ➙ fumaric.

Ang dehydrogenation ng succinic acid ay pinabilis ng succinate dehydrogenase, ang coenzyme nito ay FAD.

7. Fumaric hydrated ➙ malic.

Ang fumaric acid, na nabuo sa panahon ng dehydrogenation ng succinic acid, ay hydrated at nabuo ang malic acid.

8. Ang malic acid ay dehydrogenated ➙ Oxalic-Acetic - ang cycle ay sarado.

Ang huling proseso ay ang dehydrogenation ng malic acid na na-catalyzed ng malate dehydrogenase;

Ang resulta ng yugto ay isang metabolite kung saan nagsisimula ang cycle ng mga tricarboxylic acid - Oxalic Acetic Acid.

Sa 1 reaksyon ng susunod na cycle, isa pang ml ng Acetyl-Coenzyme A ang papasok.

Paano matandaan ang cycle na ito? Basta!

1) Napakasagisag na pagpapahayag:
Isang Buong Pineapple At Isang Slice Ng Souffle Ngayon Ang Talagang Aking Tanghalian, na tumutugma sa citrate, cis-aconitate, isocitrate, (alpha-)ketoglutarate, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacetate.

2) Isa pang mahabang tula:

Si Pike ay kumain ng acetate, ito ay naging citrate,
Sa pamamagitan ng cisaconite ito ay magiging isocitrate.
Ang pagsuko ng hydrogen OVER, nawawalan ito ng CO2,
Ang Alpha-ketoglutarate ay napakasaya tungkol dito.
Darating ang oksihenasyon - ninakaw ng NAD ang hydrogen,
TDP, coenzyme A kumuha ng CO2.
At ang enerhiya ay halos hindi lumitaw sa succinyl,
Kaagad na ipinanganak ang ATP at nanatili ang succinate.
Kaya nakarating siya sa FAD - kailangan niya ng hydrogen,
Uminom ng tubig si Fumarate, at naging malate.
Pagkatapos ang OVER ay dumating sa malate, nakuha ang hydrogen,
Muling lumitaw ang PIKE at tahimik na nagtago.

3) Ang orihinal na tula ay mas maikli:

PIKE ACETYL LIMONIL,
Ngunit si Narcissus Horse ay natakot
Siya ay higit sa kanya ISOLIMONO
ALPHA - KETOGLUTARAL.
NABIGYAN NG COENZYME,
AMBER FUMAROVO,
Mga mansanas na nakaimbak para sa taglamig,
Naging PIKE ulit.

Ang metabolic pathway na ito ay pinangalanan sa may-akda na nakatuklas nito - si G. Krebs, na tumanggap (kasama si F. Lipman) para sa pagtuklas na ito noong 1953 ng Nobel Prize. Kinukuha ng citric acid cycle ang karamihan sa libreng enerhiya mula sa pagkasira ng mga protina, taba, at carbohydrates sa pagkain. Ang Krebs cycle ay ang gitnang metabolic pathway.

Ang acetyl-CoA na nabuo bilang isang resulta ng oxidative decarboxylation ng pyruvate sa mitochondrial matrix ay kasama sa kadena ng sunud-sunod na mga reaksyon ng oksihenasyon. May walong ganoong reaksyon.

1st reaction - ang pagbuo ng citric acid. Ang pagbuo ng citrate ay nangyayari sa pamamagitan ng condensation ng acetyl residue ng acetyl-CoA na may oxalacetate (OA) gamit ang enzyme citrate synthase (na may partisipasyon ng tubig):

Ang reaksyong ito ay halos hindi maibabalik, dahil ang mayaman sa enerhiya na thioether bond ng acetyl~S-CoA ay nabubulok.

2nd reaksyon - ang pagbuo ng isocitric acid. Ang reaksyong ito ay na-catalyzed ng isang enzyme na naglalaman ng bakal (Fe - non-heme) - aconitase. Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa yugto ng pagbuo cis-aconitic acid (ang citric acid ay dumaranas ng dehydration upang mabuo cis-aconitic acid, na, sa pamamagitan ng paglakip ng isang molekula ng tubig, ay nagiging isocitric acid).

Ika-3 reaksyon - dehydrogenation at direktang decarboxylation ng isocitric acid. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng NAD+-dependent enzyme isocitrate dehydrogenase. Ang enzyme ay nangangailangan ng pagkakaroon ng manganese (o magnesium) ions. Ang pagiging likas na isang allosteric na protina, ang isocitrate dehydrogenase ay nangangailangan ng isang tiyak na activator - ADP.

Ika-4 na reaksyon - oxidative decarboxylation ng α-ketoglutaric acid. Ang proseso ay na-catalyzed ng α-ketoglutarate dehydrogenase - isang enzyme complex na katulad ng istraktura at mekanismo ng pagkilos sa pyruvate dehydrogenase complex. Binubuo ito ng parehong mga coenzymes: TPP, LA at FAD - mga sariling coenzymes ng complex; Ang KoA-SH at NAD+ ay mga panlabas na coenzyme.

Ika-5 reaksyon - substrate phosphorylation. Ang kakanyahan ng reaksyon ay ang paglipat ng isang mayamang enerhiya ng bono ng succinyl-CoA (macroergic compound) sa GDP na may pakikilahok ng phosphoric acid - sa kasong ito, nabuo ang GTP, ang molekula kung saan tumutugon rephosphorylation sa ADP, nabuo ang ATP.

Ika-6 na reaksyon - dehydrogenation ng succinic acid na may succinate dehydrogenase. Direktang inililipat ng enzyme ang hydrogen mula sa substrate (succinate) patungo sa ubiquinone ng panloob na mitochondrial membrane. Ang Succinate dehydrogenase ay ang II complex ng mitochondrial respiratory chain. Ang coenzyme sa reaksyong ito ay FAD.

Ika-7 reaksyon - ang pagbuo ng malic acid ng enzyme fumarase. Ang fumarase (fumarate hydratase) ay nag-hydrates ng fumaric acid - ito ay bumubuo ng malic acid, at ang L-form, dahil ang enzyme ay stereospecific.

Ika-8 reaksyon - ang pagbuo ng oxalacetate. Ang reaksyon ay catalyzed malate dehydrogenase , na ang coenzyme ay OVER + . Ang oxalacetate na nabuo sa ilalim ng pagkilos ng enzyme ay muling kasama sa siklo ng Krebs at ang buong proseso ng paikot ay paulit-ulit.

Ang huling tatlong reaksyon ay nababaligtad, ngunit dahil ang NADH?H+ ay kinuha ng respiratory chain, ang equilibrium ng reaksyon ay lumilipat sa kanan, i.e. patungo sa pagbuo ng oxalacetate. Tulad ng makikita, ang kumpletong oksihenasyon, "pagkasunog", ng mga molekula ng acetyl-CoA ay nangyayari sa isang ikot ng ikot. Sa panahon ng pag-ikot, ang mga pinababang anyo ng nicotinamide at flavin coenzymes ay nabuo, na na-oxidized sa respiratory chain ng mitochondria. Kaya, ang siklo ng Krebs ay malapit na nauugnay sa proseso ng paghinga ng cellular.

Ang mga function ng tricarboxylic acid cycle ay magkakaiba:

· Integrative - ang Krebs cycle ay ang sentral na metabolic pathway na pinagsasama ang mga proseso ng pagkabulok at synthesis ng pinakamahalagang bahagi ng cell.

· Anabolic - ang mga substrate ng cycle ay ginagamit para sa synthesis ng maraming iba pang mga compound: ang oxalacetate ay ginagamit para sa synthesis ng glucose (gluconeogenesis) at ang synthesis ng aspartic acid, acetyl-CoA - para sa synthesis ng heme, α-ketoglutarate - para sa synthesis ng glutamic acid, acetyl-CoA - para sa synthesis ng fatty acids, cholesterol , steroid hormones, acetone bodies, atbp.

· catabolic - sa cycle na ito, ang mga nabubulok na produkto ng glucose, fatty acid, ketogenic amino acid ay kumpletuhin ang kanilang paglalakbay - lahat sila ay nagiging acetyl-CoA; glutamic acid - sa α-ketoglutaric; aspartic - sa oxaloacetate, atbp.

· Talagang enerhiya - isa sa mga cycle na reaksyon (pagkabulok ng succinyl-CoA) ay isang substrate phosphorylation reaction. Sa panahon ng reaksyong ito, ang isang molekula ng GTP ay nabuo (ang reaksyon ng rephosphorylation ay humahantong sa pagbuo ng ATP).

· Donor ng hydrogen - na may partisipasyon ng tatlong NAD + -dependent dehydrogenases (isocitrate, α-ketoglutarate at malate dehydrogenases) at FAD-dependent succinate dehydrogenase, 3 NADH?H + at 1 FADH 2 ay nabuo. Ang mga pinababang coenzyme na ito ay mga donor ng hydrogen para sa mitochondrial respiratory chain, ang enerhiya ng hydrogen transfer ay ginagamit para sa ATP synthesis.

· Anaplerotic - muling pagdadagdag. Ang mga makabuluhang halaga ng mga substrate ng Krebs cycle ay ginagamit para sa synthesis ng iba't ibang mga compound at umalis sa cycle. Ang isa sa mga reaksyon na bumubuo sa mga pagkalugi na ito ay ang reaksyon na na-catalyze ng pyruvate carboxylase.

Ang rate ng reaksyon ng siklo ng Krebs ay tinutukoy ng mga pangangailangan ng enerhiya ng cell

Ang rate ng mga reaksyon ng Krebs cycle ay nauugnay sa intensity ng proseso ng tissue respiration at ang nauugnay na oxidative phosphorylation - respiratory control. Ang lahat ng mga metabolite na nagpapakita ng sapat na supply ng enerhiya sa cell ay mga inhibitor ng Krebs cycle. Ang pagtaas sa ratio ng ATP / ADP ay isang tagapagpahiwatig ng sapat na supply ng enerhiya sa cell at binabawasan ang aktibidad ng cycle. Ang pagtaas sa ratio ng NAD + / NADH, FAD / FADH 2 ay nagpapahiwatig ng kakulangan sa enerhiya at isang senyales ng pagpabilis ng mga proseso ng oksihenasyon sa siklo ng Krebs.

Ang pangunahing aksyon ng mga regulator ay naglalayong sa aktibidad ng tatlong pangunahing enzymes: citrate synthase, isocitrate dehydrogenase, at a-ketoglutarate dehydrogenase. Ang mga allosteric inhibitor ng citrate synthase ay ATP, mga fatty acid. Sa ilang mga cell, ang citrate at NADH ay gumaganap ng papel ng mga inhibitor nito. Ang Isocitrate dehydrogenase ay allosterically activated sa pamamagitan ng ADP at inhibited sa pamamagitan ng mataas na antas ng NADH+H+.

kanin. 5.15. Tricarboxylic acid cycle (Krebs cycle)

Ang huli ay isa ring inhibitor ng α-ketoglutarate dehydrogenase, ang aktibidad nito ay bumababa rin sa pagtaas ng antas ng succinyl-CoA.

Ang aktibidad ng siklo ng Krebs ay higit sa lahat ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga substrate. Ang patuloy na "leakage" ng mga substrate mula sa cycle (halimbawa, sa kaso ng pagkalason ng ammonia) ay maaaring maging sanhi ng mga makabuluhang abala sa supply ng enerhiya ng mga cell.

Ang pentose phosphate pathway ng glucose oxidation ay nagsisilbing reductive syntheses sa cell.

Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang mga kinakailangang pentose phosphate ay ginawa sa landas na ito. Dahil ang pagbuo ng mga pentoses ay sinamahan ng oksihenasyon at pag-aalis ng unang carbon atom ng glucose, ang landas na ito ay tinatawag ding apotomous (tuktok- itaas).

Ang pentose phosphate pathway ay maaaring nahahati sa dalawang bahagi: oxidative at non-oxidative. Sa bahaging oxidative, na kinabibilangan ng tatlong reaksyon, nabuo ang NADPH?H + at ribulose-5-phosphate. Sa non-oxidative na bahagi, ang ribulose-5-phosphate ay na-convert sa iba't ibang monosaccharides na may 3, 4, 5, 6, 7 at 8 na carbon atoms; Ang mga end product ay fructose-6-phosphate at 3-PHA.

· Bahagi ng oxidizing . Unang reaksyon-dehydrogenation ng glucose-6-phosphate sa pamamagitan ng glucose-6-phosphate dehydrogenase na may pagbuo ng δ-lactone 6-phosphogluconic acid at NADPH?H + (NADP + - coenzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase).

Pangalawang reaksyon- hydrolysis ng 6-phosphogluconolactone sa pamamagitan ng gluconolactone hydrolase. Ang produkto ng reaksyon ay 6-phosphogluconate.

Pangatlong reaksyon- dehydrogenation at decarboxylation ng 6-phosphogluconolactone ng enzyme 6-phosphogluconate dehydrogenase, ang coenzyme kung saan ay NADP + . Sa panahon ng reaksyon, ang coenzyme ay nabawasan at ang C-1 glucose ay pinuputol upang bumuo ng ribulose-5-phosphate.

· Non-oxidizing na bahagi . Hindi tulad ng una, oxidative, ang lahat ng mga reaksyon ng bahaging ito ng pentose phosphate pathway ay nababaligtad (Fig. 5.16)

Fig. 5.16. Oxidative na bahagi ng pentose phosphate pathway (F-variant)

Maaaring mag-isomerize ang Ribulose-5-phosphate (enzyme - ketoisomerase ) sa ribose-5-phosphate at epimerize (enzyme - epimerase ) sa xylulose-5-phosphate. Dalawang uri ng mga reaksyon ang sumusunod: transketolase at transaldolase.

Transketolase(coenzyme - thiamine pyrophosphate) nahati ang isang dalawang-carbon na fragment at inililipat ito sa ibang mga asukal (tingnan ang diagram). Transaldolase nagdadala ng tatlong-carbon na mga fragment.

Ang ribose-5-phosphate at xylulose-5-phosphate ay unang pumasok sa reaksyon. Ito ay isang transketolase reaksyon: ang 2C fragment ay inilipat mula sa xylulose-5-phosphate sa ribose-5-phosphate.

Ang dalawang nagreresultang compound pagkatapos ay tumutugon sa isa't isa sa isang transaldolase reaksyon; sa kasong ito, bilang resulta ng paglipat ng 3C fragment mula sa sedoheptulose-7-phosphate sa 3-PHA, nabuo ang erythrose-4-phosphate at fructose-6-phosphate. Ito ang F-variant ng pentose phosphate pathway . Ito ay katangian ng adipose tissue.

Gayunpaman, ang mga reaksyon ay maaari ding dumaan sa ibang landas (Larawan 5.17) Ang landas na ito ay itinalaga bilang ang L-variant. Ito ay nangyayari sa atay at iba pang mga organo. Sa kasong ito, ang octulose-1,8-diphosphate ay nabuo sa reaksyon ng transaldolase.

Fig.5.17. Pentose phosphate (apotomic) pathway ng glucose metabolism (octulose, o L-variant)

Ang Erythrose-4-phosphate at fructose-6-phosphate ay maaaring pumasok sa isang transketolase reaction, na nagreresulta sa pagbuo ng fructose-6-phosphate at 3-PHA.

Ang pangkalahatang equation para sa oxidative at non-oxidative na bahagi ng pentose phosphate pathway ay maaaring katawanin bilang mga sumusunod:

Glucose-6-P + 7H 2 O + 12NADP + 5 Pentose-5-P + 6CO 2 + 12 NADPH?N + + Fn.

Ang acetyl-SCoA na nabuo sa reaksyon ng PVC-dehydrogenase ay pumapasok sa siklo ng tricarboxylic acid(CTC, citric acid cycle, Krebs cycle). Bilang karagdagan sa pyruvate, ang mga keto acid ay kasangkot sa cycle, na nagmumula sa catabolism ng mga amino acid o anumang iba pang mga sangkap.

Ikot ng tricarboxylic acid

Papasok ang cycle mitochondrial matrix at kumakatawan oksihenasyon mga molekula acetyl-SCoA sa walong magkakasunod na reaksyon.

Sa unang reaksyon, nagbubuklod sila acetyl at oxaloacetate(oxaloacetic acid) upang mabuo sitrato(citric acid), pagkatapos ay i-isomerize ang citric acid sa isocitrate at dalawang reaksyon ng dehydrogenation na may kasabay na pagpapalabas ng CO 2 at pagbabawas ng NAD.

Sa ikalimang reaksyon, nabuo ang GTP, ito ang reaksyon substrate phosphorylation. Susunod, ang FAD-dependent dehydrogenation ay nangyayari nang sunud-sunod succinate(succinic acid), hydration fumaric tumaas ang acid malate(malic acid), pagkatapos ay nabuo ang dehydrogenation na umaasa sa NAD oxaloacetate.

Bilang resulta, pagkatapos ng walong reaksyon ng cycle muli nabuo ang oxaloacetate .

Ang huling tatlong reaksyon ay bumubuo sa tinatawag na biochemical motif(FAD-dependent dehydrogenation, hydration at NAD-dependent dehydrogenation, ito ay ginagamit upang ipasok ang isang keto group sa succinate structure. Ang motif na ito ay naroroon din sa fatty acid β-oxidation reactions. Sa reverse order (reduction, de hydration at recovery) ang motif na ito ay sinusunod sa mga reaksyon ng fatty acid synthesis.

Mga function ng DTC

1. Enerhiya

• henerasyon mga atomo ng hydrogen para sa pagpapatakbo ng respiratory chain, katulad ng tatlong NADH molecule at isang FADH2 molecule,
• solong molecule synthesis GTP(katumbas ng ATP).

2. Anabolic. Sa CTC ay nabuo

• heme precursor succinyl-SCoA,
• keto acids na maaaring ma-convert sa amino acids - α-ketoglutarate para sa glutamic acid, oxaloacetate para sa aspartic,
• lemon acid, ginagamit para sa synthesis ng mga fatty acid,
• oxaloacetate, ginagamit para sa synthesis ng glucose.

Anabolic na reaksyon ng TCA

Regulasyon ng tricarboxylic acid cycle

Allosteric na regulasyon

Ang mga enzyme na nagpapagana sa 1st, 3rd at 4th reactions ng TCA ay sensitibo sa allosteric na regulasyon metabolites:

Regulasyon ng pagkakaroon ng oxaloacetate

hepe at pangunahing ang regulator ng TCA ay oxaloacetate, o sa halip ang pagkakaroon nito. Ang pagkakaroon ng oxaloacetate ay nagsasangkot ng acetyl-SCoA sa TCA cycle at sinimulan ang proseso.

Kadalasan ang cell ay mayroon balanse sa pagitan ng pagbuo ng acetyl-SCoA (mula sa glucose, fatty acids o amino acids) at ang dami ng oxaloacetate. Ang pinagmulan ng oxaloacetate ay

1)pyruvic acid nabuo mula sa glucose o alanine,

Synthesis ng oxaloacetate mula sa pyruvate

Regulasyon ng aktibidad ng enzyme pyruvate carboxylase isinagawa kasama ang pakikilahok acetyl-SCoA. Ito ay allosteric activator enzyme, at kung wala ito, ang pyruvate carboxylase ay halos hindi aktibo. Kapag ang acetyl-SCoA ay naipon, ang enzyme ay nagsisimulang gumana at ang oxaloacetate ay nabuo, ngunit, siyempre, lamang sa pagkakaroon ng pyruvate.

2) Pagkuha mula sa aspartic acid bilang resulta ng transamination o mula sa AMP-IMF cycle,

3) Resibo mula sa mga acid ng prutas ang cycle mismo (amber, α-ketoglutaric, malic, citric) na nabuo sa panahon ng catabolism ng mga amino acid o sa iba pang mga proseso. Karamihan mga amino acid sa panahon ng kanilang catabolism, nagagawa nilang maging mga metabolite ng TCA, na pagkatapos ay napupunta sa oxaloacetate, na nagpapanatili din ng aktibidad ng cycle.

Ang muling pagdadagdag ng pool ng mga metabolite ng TCA mula sa mga amino acid

Ang mga reaksyon ng cycle replenishment na may mga bagong metabolite (oxaloacetate, citrate, α-ketoglutarate, atbp.) ay tinatawag anaplerotic.

Ang papel ng oxaloacetate sa metabolismo

Isang halimbawa ng isang mahalagang papel oxaloacetate nagsisilbing i-activate ang synthesis ng mga katawan ng ketone at ketoacidosis plasma ng dugo sa kulang ang dami ng oxaloacetate sa atay. Ang kundisyong ito ay sinusunod sa panahon ng decompensation ng insulin-dependent diabetes mellitus (type 1 diabetes) at sa panahon ng gutom. Sa mga karamdamang ito, ang proseso ng gluconeogenesis ay isinaaktibo sa atay, i.e. ang pagbuo ng glucose mula sa oxaloacetate at iba pang mga metabolite, na nangangailangan ng pagbawas sa dami ng oxaloacetate. Ang sabay-sabay na pag-activate ng fatty acid oxidation at akumulasyon ng acetyl-SCoA ay nag-trigger ng backup na landas para sa paggamit ng acetyl group - synthesis ng mga katawan ng ketone. Sa kasong ito, ang katawan ay nagkakaroon ng acidification ng dugo ( ketoacidosis) na may katangiang klinikal na larawan: kahinaan, pananakit ng ulo, pag-aantok, pagbaba ng tono ng kalamnan, temperatura ng katawan at presyon ng dugo.

Pagbabago sa rate ng mga reaksyon ng TCA at ang mga dahilan para sa akumulasyon ng mga katawan ng ketone sa ilalim ng ilang mga kundisyon

Ang inilarawan na paraan ng regulasyon na may pakikilahok ng oxaloacetate ay isang paglalarawan ng magandang pagbabalangkas " Ang mga taba ay nasusunog sa apoy ng carbohydrates". Ito ay nagpapahiwatig na ang "nasusunog na apoy" ng glucose ay humahantong sa hitsura ng pyruvate, at ang pyruvate ay na-convert hindi lamang sa acetyl-SCoA, kundi pati na rin sa oxaloacetate. Ang pagkakaroon ng oxaloacetate ay ginagarantiyahan ang pagsasama ng isang acetyl group na nabuo mula sa mga fatty acid sa anyo ng acetyl-SCoA, sa unang reaksyon ng TCA.

Sa kaso ng isang malakihang "pagsunog" ng mga fatty acid, na sinusunod sa mga kalamnan sa panahon ng pisikal na trabaho at sa atay pag-aayuno, ang rate ng pagpasok ng acetyl-SCoA sa reaksyon ng TCA ay direktang magdedepende sa dami ng oxaloacetate (o oxidized glucose).

Kung ang dami ng oxaloacetate sa hepatocyte hindi sapat (walang glucose o hindi ito na-oxidized sa pyruvate), pagkatapos ay ang acetyl group ay pupunta sa synthesis ng mga ketone body. Nangyayari ito kapag matagal na pag-aayuno at type 1 diabetes.