citratni ciklus

Ciklus trikarbonskih kiselina(citratni ciklus)

U svakom krugu citratnog ciklusa jedna acetilna grupa (dva atoma karbona) ukazi u ciklus u obliku acetil-CoA, a dvije molekule CO2 naputaju cilklus.

etiri od osam stupnjeva ovog ciklusa su oksidacije, u kojima je energija oksidacije efikasno konzervirana u obliku reduciranih koenzima NADH i FADH2.

Citratni ciklus zauzima centralno mjesto u katabolikim putevima kojima se dobiva energija.

C4 i C5 intermedijati citratnog ciklusa prekursori su mnotva drugih produkata.

Kod eukariota sve reakcije citratnog ciklusa odvijaju se u mitohondrijama.

Stvaranje citrata kondenzacija acetil-CoA sa oksalacetatom.Metilni karbon acetilne grupe vezuje se sa karbonilnom grupom (C-2) oksalacetata. U aktivnom jestu enzima prolazno se stvara citroil-CoA, koji hidrolizira na slobodni CoA i citrat. Hidroliza ovog visokoenergetskog tioesterskog intermedijata ini ukupnu reakciju visoko egzergonom. Velika negativna promjena standardne slobodne energije reakcije citrat sintaze esencijalna je za odvijanje citratnog ciklusa, jer su koncentracije oksalacetata normalno niske.

Citrat sintaza. Otvoreni oblik enzima bez vezanih supstrata.

(b) Zatvoreni oblik enzima sa vezanim oksalacetatom (uto) i stabilnim analogom acetil-CoA (karboksimetil-CoA). Vezivanjem oksalacetata na enzim podlijee velikoj konformacijskoj promjeni.

Stvaranje izocitrata preko cis-akonitata. Akonitaza sadri eljezo-sumpor centar koji djeluje u vezivanju supstrata u aktivno mjesto i katalitikom dodavanju i uklananju molekule vode.

eljezo-sumpor centar akonitaze. Tri Cys ostatka enzima vezana su sa tri atoma eljeza; etvrto eljezo vezano je na jednu od karboksilnih grupa citrata. Bazni ostatak, :B, na enzimu pomae pozicioniranje citrata u aktivnom mjestu enzima. eljezo sumpor centar djeluje i uvezivanju supstrata i u katalizi.

Oksidacija izocitrata u -ketoglutarat i CO2.Izocitrat dehidrogenaza katalizira oksidativnu dekarboksilaciju izocitrata u -ketoglutarat. Postoje dva razliita oblika izocitrat dehidrogenaze. Kod eukariota od NAD zavisna izocitrat dehidrogenaza nalazi se u mitohondrijama i funkcionira u citratnom ciklusu.

Oksidativna dekarboksilacija -ketoglutarata u sukcinil-CoA i CO2 na kompleksu -ketoglutarat dehidrogenaze. Reakcija je identina onoj na kompleksu piruvat dehisrogenaze. Kompleks -ketoglutarat dehidrogenaze veoma je slian onome piruvat dehidrogenaze. Ukljuuje tri enzima homologna enzimima E1 ,E2 i E3 piruvat dehidrogenaze, kao ivezane TPP, lipoat i FAD, NAD i CoA.

Konverzija sukcinil-CoA u sukcinat.

Sukcinil-CoA ima tioestersku vezu sa velikom negativnom promjenom standardne slobodne energije hidrolize (G0= - 36 kJ/mol). Energija osloboena cijepanjem ove veze koristi se za stvaranje fosfoanhidridne veze u GTP, pa je neto G0 reakcije samo -2,9 kJ/mol.

Reakcija sukcinil-CoA sintetaze

U stupnju 1 fosfatna grupa zamjenjuje CoA u sukcinil-CoA koji je vezan na enzim.Nastaje visokoenergetski acil fosfat.

U stupnju 2

sukcinil fosfat donira fosfatnu grupu na His ostatak enzima.Nastaje visokoenergetski fosfohistidil enzim.

U stupnju 3

Prenosi se fosfatna grupa sa His ostataka na terminalni fosfat GDP i nastaje GTP.

Oksidacija sukcinata u fumarat djelovanjem flavoproteina sukcinat dehidrogenaze. Sukcinat dehidrogenaza sadri tri eljezo-sumpor skupine i kovalentno vezan FAD. Elektroni prelaze sa sukcinata, preko FAD, na eljezo-sumpor centre prije nego to uu u mitohondrijski lanac za transport elektrona. Kod eukariota sukcinat dehidrogenaza je vrsto vezana na unutranju membranu mitohondrija.

Hidratacija fumarata u L- malat. Fumaraza je stereospecifina; katalizira hidrataciju trans dvostruke veze fumarata.

Oksidacija L- malata u oksalacetat. Ravnotea ove reakcije, u standardnim termodinamikim uslovima, pomjerena je daleko u lijevo. U intaktnim elijama oksalacetat se kontinuirano uklanja visoko egzergonom reakcijom citrat sintaze (stupanj 1). To odrava koncentraciju oksalacetata u eliji ekstremno niskom (>10-6 M) i forsira reakciju malat dehidrogenaze i smjeru nastajanja oksalacetata.

Stoihiometrija citratnog ciklusa

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O

2 CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2 H+ + CoA

Regulacija toka metabolita od piruvata kroz citratni ciklus

Kompleks piruvat dehidrogenaze alosteriki je inhibiran visokim odnosima [ATP]/[ADP], [NADH]/[NAD+] i [acetil-CoA]/[CoA] koji indiciraju da elija raspolae dovoljnom energijom.Kada se ovi odnosi smanje dolazi do alosterike aktivacije piruvat dehidrogenaze. Tok kroz citratni ciklus zavisi od tri faktora: dostupnosti supstrata inhibicije akumuliranim proizvodima alosterike feed back inhibicije enzima koji kataliziraju rane stupnjeve citratnog ciklusa

Svaki od tri snano engzergona stupnja citratnog ciklusa - oni koje kataliziraju citrat sintaza, izocitrat dehidrogenaza i -ketoglutarat dehidrogenaza u odreenim okolnostima mogu predstavljati take kontrole.

Biosintetske uloge citratnog ciklusa.