biochemia 10

Látková premana

16. Poznámky ku Krebsovmu cyklu

16.1 Úvodné poznámky

  • Krebsov cyklus je spoločná metabolická cesta pre všetky palivá.

  • Nachádza sa v mitochondrii.

  • Sťahuje elektróny z cukrov, tukov a bielkovín pomocou elektrónového transportného reťazca.

  • Produkuje väčšinu redukovaných koenzýmov potrebných na syntézu ATP v tomto reťazci.

  • V Krebsovom cykle:

    • sa nevyužíva kyslík priamo v ani jednej reakcii,

    • mitochondria ho ako celok v rámci oxidatívneho metabolizmu potrebuje na zabezpečenie reoxidácie redukovaných koenzýmov.

  • Hlavné funkcie Krebsovho cyklu sú:

    • tvorba energie

    • biosyntéza

  • Kľúčové enzýmy Krebsovho cyklu sú:

    • pyruvátkarboxyláza

    • pyruvátdehydrogenázový komplex

  • Ďalšie informácie o Krebsovom cykle zahŕňajú:

    • energia poskytovaná Krebsovým cyklom,

    • regulácia Krebsovho cyklu,

    • anaplerotické reakcie.

16.2 Poznámky k biochemickým princípom
Produkcia energie

  • Hlavné funkcie:

    • Štyri oxidatívne kroky v Krebsovom cykle poskytujú voľnú energiu pre syntézu adenozíntrifosfátu (ATP).

  • Východiskovou látkou je acetylkoenzým A:

    • Acetylkoenzým A sa oxiduje v 4 oxidačných reakciách,

    • Dáva vznik redukovanému NADH,

    • ktorý produkuje FADH₂.

  • FADH₂ poskytuje voľnú energiu na syntézu ATP v procese elektrónového transportu a oxidatívnej fosforylácie.

Biosyntéza

  • Krebsov cyklus poskytuje spoločný základ na interkonverziu palív a metabolitov.

  • Je lokalizovaný v mitochondrii.

Metabolické poruchy Krebsovho cyklu

  • Metabolické poruchy Krebsovho cyklu sú zriedkavé.

  • Acetylkoenzým A je bežným produktom mnohých katabolických dráh.

Pyruvát karboxyláza

  • Hlavné zložky Krebsovho cyklu:

    • Pyruvát predstavuje križovatku metabolických ciest.

    • Môže sa premeniť na:

    • laktát,

    • alanín,

    • acetylkoenzým A,

    • oxalacetát.

  • V závislosti od metabolickej situácie proces môže vyústiť do:

    • glukoneogenézy,

    • biosyntézy MK,

    • tvorby ATP (Krebsov cyklus).

  • Pyruvátkarboxyláza zabezpečuje karboxyláciu acetylkoenzýmu na oxalacetát.

    • Ide o tetramér štyroch identických jednotiek,

    • ktorý potrebuje na svoju funkciu CO₂, biotín a adenozíntrifosfát.

Pyruvátdehydrogenázový komplex

  • Katalyzuje premenu pyruvátu na acetylkoenzým A.

  • Je to multienzýmový komplex pozostávajúci z troch subjednotiek,

    • ktorý k svojej funkcii potrebuje:

    • tiamín,

    • lipoamid,

    • FAD,

    • NAD,

    • riboflavín,

    • pantoténovú kyselinu.

Enzýmy a reakcie Krebsovho cyklu

  • Kľúčové enzýmy:

    • citrátsyntáza

    • akonitáza

    • izocitrát a alfaketoglutarátdehydrogenáza

    • sukcinylkoenzým A syntetáza

    • sukcinátdehydrogenáza

    • fumaráza

    • malátdehydrogenáza.

  • Reakcie:

    • kondenzácia,

    • izomerácia,

    • dehydrogenácia.

Zisk energie z Krebsovho cyklu

  • Každá molekula acetylkoenzýmu A vytvorí redukované nukleotidy na syntézu 11 mol ATP v procese oxidatívnej fosforylácie.

  • Katabolizmus jednej molekuly glukózy, ktorá prejde glykolýzou a Krebsovým cyklom, vytvorí 36-38 mmol adenozíntrifosfátu.

16.3 Poznámky ku klinickému kontextu
Laktátová acidémia u novorodencov

  • Deficiencie:

    • vzniká z excesívneho anaeróbneho odbúravania cukrov,

    • ide o najčastejšiu poruchu metabolizmu pyruvátu.

    • Môže viesť k neurologickým príznakom a mentálnej retardácii.

Úloha lipoamidu v pyruvátdehydrogenázovej reakcii

  • Kyselina lipoová sa viaže na epsilonamino skupinu dlhú flexibilnú „ruku“ lyzínového zvyšku bielkoviny.

  • Vytvára tak umožňujúcu transfer lipoylových derivátov medzi rôznymi miestami.

  • Fluoroacetát, ktorý bol izolovaný z rastlín, je:

    • potentný toxín,

    • súčasne silný inhibítor akonitázy,

    • príkladom „samovražedného“ substrátu, tj. zložky, ktorá nie je toxická sama osebe, ale metabolizuje sa na toxický produkt.

  • Citrát:

    • nemá asymetrické centrá,

    • je achirálny.

  • Geometria väzbového miesta akonitázy umožňuje len jeden spôsob väzby citrátu, tzv. trojbodové napojenie.

Toxicita fluoroacetátu

  • Stereošpecificita enzýmov.

16.4 Zapamätajte si

  • Krebsov cyklus predstavuje spoločnú metabolickú cestu pre všetky tkanivá.

  • Jeho hlavným produktom je CO₂ a redukované koenzýmy.

  • Nachádza sa v mitochondrii a je úzko prepojený na enzýmy oxidatívnej fosforylácie,

    • ktoré využívajú redukované koenzýmy na tvorbu adenozíntrifosfátu.

  • Aktivita cyklu je regulovaná:

    • alosterickými efektormi,

    • kovalentnou modifikáciou.

    • Koordinácia spotreby palív a energetickej potreby organizmu.

  • Krebsov cyklus produkuje niekoľko intermediátov, pomocou ktorých sa vymieňajú uhľovodíkové fragmenty medzi cukrami, bielkovinami a tukmi.

16.5 Uvedomte si

  • Príklady:

    • porúch metabolizmu pyruvátu,

    • úlohy lipoamidu v pyruvátdehydrogenázovej reakcii,

    • toxicity fluoroacetátu,

    • stereospecificity enzýmov,

    • malonátového bloku,

  • ukazujú význam poznatkov o Krebsovom cykle pre klinickú prax.

16.6 Najdôležitejšie vzorce a schémy

  • Oxalacetát, malát, fumarát, citrát, sukcinát, izocitrát, alfa-ketoglutarát a sukcinyl-CoA.

  • Trikarboxylová kyselina (citrát):

    • CH₂COOH,

    • HO - CH - COOH.