Siklus krebs dimana. Berapa banyak ATP yang dihasilkan dalam siklus Krebs

Asetil-SCoA yang terbentuk pada reaksi PVK dehidrogenase kemudian masuk siklus asam trikarboksilat(Siklus TCA, siklus asam sitrat, siklus Krebs). Selain piruvat, asam keto yang berasal dari katabolisme terlibat dalam siklus tersebut asam amino atau zat lainnya.

Siklus asam trikarboksilat

Siklus berlanjut masuk matriks mitokondria dan mewakili oksidasi molekul asetil-SCoA dalam delapan reaksi berturut-turut.

Pada reaksi pertama mereka mengikat asetil Dan oksaloasetat(asam oksaloasetat) untuk terbentuk garam sitrat(asam sitrat), kemudian terjadi isomerisasi asam sitrat isositrat dan dua reaksi dehidrogenasi yang bersamaan dengan pelepasan CO2 dan reduksi NAD.

Pada reaksi kelima terbentuk GTP, inilah reaksinya fosforilasi substrat. Selanjutnya, dehidrogenasi yang bergantung pada FAD terjadi secara berurutan suksinat(asam suksinat), hidrasi fumarov asam ke malat(asam malat), kemudian dehidrogenasi bergantung NAD yang menghasilkan pembentukan oksaloasetat.

Hasilnya, setelah delapan reaksi siklus lagi oksaloasetat terbentuk .

Tiga reaksi terakhir merupakan apa yang disebutmotif biokimia(Dehidrogenasi bergantung FAD, hidrasi dan dehidrogenasi bergantung NAD), digunakan untuk memasukkan gugus keto ke dalam struktur suksinat. Motif ini juga terdapat dalam reaksi oksidasi β asam lemak. Dalam urutan terbalik (pemulihan, de hidrasi dan reduksi) motif ini diamati dalam reaksi sintesis asam lemak.

Fungsi TsTK

1. Energi

  • generasi atom hidrogen untuk berfungsinya rantai pernafasan yaitu tiga molekul NADH dan satu molekul FADH2,
  • sintesis molekul tunggal GTF(setara dengan ATP).

2. Anabolik. Di TCC terbentuk

  • prekursor heme suksinil-SCoA,
  • asam keto yang dapat diubah menjadi asam amino - α-ketoglutarat untuk asam glutamat, oksaloasetat untuk asam aspartat,
  • asam lemon, digunakan untuk sintesis asam lemak,
  • oksaloasetat, digunakan untuk sintesis glukosa.

Reaksi anabolik dari siklus TCA

Pengaturan siklus asam trikarboksilat

Regulasi alosterik

Enzim yang mengkatalisis reaksi ke-1, ke-3 dan ke-4 dari siklus TCA sensitif terhadap regulasi alosterik metabolisme:

Peraturan ketersediaan oksaloasetat

Utama Dan utama Pengatur siklus TCA adalah oksaloasetat, atau lebih tepatnya ketersediaannya. Kehadiran oksaloasetat merekrut asetil-SCoA ke dalam siklus TCA dan memulai prosesnya.

Biasanya sel punya keseimbangan antara pembentukan asetil-SCoA (dari glukosa, asam lemak atau asam amino) dan jumlah oksaloasetat. Sumber oksaloasetat adalah piruvat, (terbentuk dari glukosa atau alanin), diperoleh dari asam aspartat sebagai akibat dari transaminasi atau siklus AMP-IMP, dan juga dari asam buah siklus itu sendiri (suksinat, α-ketoglutarat, malat, sitrat), yang dapat terbentuk selama katabolisme asam amino atau berasal dari proses lain.

Sintesis oksaloasetat dari piruvat

Pengaturan aktivitas enzim piruvat karboksilase dilakukan dengan partisipasi asetil-SCoA. Itu alosterik penggerak enzim, dan tanpanya piruvat karboksilase praktis tidak aktif. Ketika asetil-SCoA terakumulasi, enzim mulai bekerja dan oksaloasetat terbentuk, tetapi, tentu saja, hanya dengan adanya piruvat.

Juga mayoritas asam amino selama katabolismenya, mereka mampu berubah menjadi metabolit siklus TCA, yang kemudian berubah menjadi oksaloasetat, yang juga mempertahankan aktivitas siklus tersebut.

Pengisian kembali kumpulan metabolit siklus TCA dari asam amino

Reaksi pengisian kembali siklus dengan metabolit baru (oksaloasetat, sitrat, α-ketoglutarat, dll.) disebut anaplerotik.

Peran oksaloasetat dalam metabolisme

Contoh peran penting oksaloasetat berfungsi untuk mengaktifkan sintesis badan keton dan ketoasidosis plasma darah di tidak memadai jumlah oksaloasetat di hati. Kondisi ini diamati pada dekompensasi diabetes melitus yang bergantung pada insulin (diabetes tipe 1) dan pada saat puasa. Dengan kelainan ini, proses glukoneogenesis diaktifkan di hati, yaitu. pembentukan glukosa dari oksaloasetat dan metabolit lainnya, yang menyebabkan penurunan jumlah oksaloasetat. Aktivasi simultan oksidasi asam lemak dan akumulasi asetil-SCoA memicu jalur cadangan untuk pemanfaatan gugus asetil - sintesis badan keton. Dalam hal ini, pengasaman darah berkembang di dalam tubuh ( ketoasidosis) dengan gambaran klinis yang khas: lemas, sakit kepala, mengantuk, penurunan tonus otot, suhu tubuh dan tekanan darah.

Perubahan laju reaksi siklus TCA dan penyebab akumulasi badan keton dalam kondisi tertentu

Metode regulasi yang dijelaskan dengan partisipasi oksaloasetat adalah ilustrasi formulasi yang indah " Lemak terbakar dalam nyala karbohidrat Ini menyiratkan bahwa "api pembakaran" glukosa menyebabkan munculnya piruvat, dan piruvat diubah tidak hanya menjadi asetil-SCoA, tetapi juga menjadi oksaloasetat. Kehadiran oksaloasetat memastikan masuknya gugus asetil yang terbentuk darinya asam lemakdalam bentuk asetil-SCoA, pada reaksi TCA pertama.

Dalam kasus “pembakaran” asam lemak skala besar, yang diamati pada otot selama pekerjaan fisik dan di hati puasa, laju masuknya asetil-SCoA ke dalam reaksi siklus TCA akan secara langsung bergantung pada jumlah oksaloasetat (atau glukosa teroksidasi).

Jika jumlah oksaloasetat di hepatosit tidak cukup (tidak ada glukosa atau tidak teroksidasi menjadi piruvat), maka gugus asetil akan menuju sintesis badan keton. Ini terjadi ketika puasa panjang Dan diabetes melitus tipe 1.

Siklus krebs

Siklus asam trikarboksilat (Siklus krebs, siklus sitrat) - bagian tengah dari jalur umum katabolisme, suatu proses aerobik biokimia siklik di mana terjadi konversi senyawa dua dan tiga karbon yang terbentuk sebagai produk antara dalam organisme hidup selama pemecahan karbohidrat, lemak dan protein menjadi CO 2. Dalam hal ini, hidrogen yang dilepaskan dikirim ke rantai respirasi jaringan, di mana ia selanjutnya dioksidasi menjadi air, yang secara langsung berpartisipasi dalam sintesis sumber energi universal - ATP.

Siklus Krebs adalah tahap kunci dalam respirasi semua sel yang menggunakan oksigen, persimpangan banyak jalur metabolisme dalam tubuh. Selain peran energi yang signifikan, siklus juga memiliki fungsi plastik yang signifikan, yaitu merupakan sumber penting molekul prekursor, yang darinya, selama transformasi biokimia lainnya, senyawa-senyawa penting bagi kehidupan sel disintesis, seperti: asam amino, karbohidrat, asam lemak, dll.

Siklus transformasi asam sitrat dalam sel hidup ditemukan dan dipelajari oleh ahli biokimia Jerman Hans Krebs, untuk karyanya ini ia (bersama dengan F. Lipman) dianugerahi Hadiah Nobel (1953).

Tahapan siklus Krebs

Substrat Produk Enzim Jenis reaksi Komentar
1 Oksaloasetat +
Asetil-KoA+
H2O
Sitrat +
CoA-SH
Sintase sitrat Kondensasi aldol tahap pembatas
mengubah C4 oksaloasetat menjadi C6
2 Garam sitrat cis-akoniat +
H2O
aconitase Dehidrasi isomerisasi reversibel
3 cis-akoniat +
H2O
isositrat hidrasi
4 Isositrat +
isositrat dehidrogenase Oksidasi NADH terbentuk (setara dengan 2,5 ATP)
5 Oksalosuksinat α-ketoglutarat +
CO2
dekarboksilasi tahap reversibel
C5 terbentuk
6 α-ketoglutarat +
NAD++
CoA-SH
suksinil-CoA+
NADH+H++
CO2
alfa-ketoglutarat dehidrogenase Dekarboksilasi oksidatif NADH terbentuk (setara dengan 2,5 ATP),
regenerasi jalur C 4 (dilepaskan oleh CoA)
7 suksinil-CoA+
PDB + Pi
suksinat +
CoA-SH+
GTP
suksinil koenzim A sintetase fosforilasi substrat atau ADP ->ATP,
1 ATP terbentuk
8 suksinat +
ubikuinon (Q)
fumarat +
ubikuinol (QH 2)
suksinat dehidrogenase Oksidasi FAD digunakan sebagai gugus prostetik (FAD->FADH 2 pada tahap pertama reaksi) dalam enzim,
setara dengan 1,5 ATP terbentuk
9 fumarat +
H2O
L-malat fumarase penambahan H 2 O
(hidrasi)
10 L-malat +
NAD+
oksaloasetat +
NADH+H+
malat dehidrogenase oksidasi NADH terbentuk (setara dengan 2,5 ATP)

Persamaan umum satu putaran siklus Krebs adalah:

Asetil-KoA → 2CO 2 + CoA + 8e −

Catatan

Tautan

Yayasan Wikimedia. 2010.

  • siklus Calvin
  • Siklus Humphrey

Lihat apa itu “Siklus Krebs” di kamus lain:

    SIKLUS KREBS- (siklus asam sitrat dan trikarboksilat), suatu sistem reaksi biokimia di mana sebagian besar organisme EUKARIOTIK memperoleh energi utamanya sebagai hasil oksidasi makanan. Terjadi pada SEL MITOCHONDRIA. Termasuk beberapa bahan kimia... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

    Siklus krebs- Siklus asam trikarboksilat, siklus reaksi berurutan dalam sel organisme aerob, sebagai akibatnya terjadi sintesis molekul ATP. Topik Bioteknologi Siklus EN Krebs ... Panduan Penerjemah Teknis

    Siklus krebs- - jalur metabolisme yang menyebabkan penghancuran total asetil KoA menjadi produk akhir - CO2 dan H2O ... Kamus singkat istilah biokimia

    Siklus krebs- trikarboksirūgščių ciklas statusas T sritis kimia apibrėžtis Baltymų, riebalų ir angliavandenių oksidacinio skaidymo organizme ciklas. atitikmenys: bahasa inggris. siklus asam sitrat; siklus krebs; siklus asam trikarboksilat rus. siklus krebs; siklus lemon... ... Terminal kimia adalah titik akhir yang sama

    Siklus krebs- siklus asam trikarboksilat (Krebs, asam sitrat) siklus asam trikarboksilat, siklus Krebs. Urutan siklik paling penting dari reaksi metabolisme pada organisme aerobik (eu dan prokariota), sebagai akibatnya terjadi ... ... Biologi molekuler dan genetika. Kamus.

    SIKLUS KREBS- sama dengan siklus asam trikarboksilat... Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

    Siklus Krebs, Siklus Asam Sitrat- siklus reaksi yang kompleks dimana enzim bertindak sebagai katalis; reaksi ini terjadi di sel semua hewan dan terdiri dari penguraian asetat dengan adanya oksigen dengan pelepasan energi dalam bentuk ATP (melalui rantai transfer elektron) dan... ... Istilah medis

    SIKLUS KREBS, SIKLUS ASAM SITRIK- (siklus asam sitrat) siklus reaksi kompleks dimana enzim bertindak sebagai katalis; reaksi ini terjadi di sel semua hewan dan terdiri dari penguraian asetat dengan adanya oksigen dengan pelepasan energi dalam bentuk ATP (melalui rantai transmisi... ... Kamus penjelasan kedokteran

    SIKLUS KREBS (siklus asam trikarboksilat- siklus asam sitrat) adalah proses enzimatik siklik yang kompleks di mana asam piruvat dioksidasi dalam tubuh untuk menghasilkan karbon dioksida, air dan energi dalam bentuk ATP; menempati posisi sentral di sistem umum… … Kamus istilah botani

    Siklus asam trikarboksilat- Siklus... Wikipedia

Informasi sejarah singkat

Siklus favorit kami adalah siklus TCA, atau siklus asam trikarboksilat - kehidupan di Bumi dan di bawah Bumi dan di dalam Bumi... Berhenti, secara umum ini adalah mekanisme yang paling menakjubkan - ini bersifat universal, ini adalah cara mengoksidasi hasil pemecahan karbohidrat, lemak, protein di dalam sel makhluk hidup, akibatnya kita memperoleh energi untuk aktivitas tubuh kita.

Hans Krebs sendiri yang menemukan proses ini, dan dia menerimanya Penghargaan Nobel!

Ia lahir pada tanggal 25 Agustus - 1900 di kota Hildesheim, Jerman. Diterima pendidikan medis Universitas Hamburg, melanjutkan penelitian biokimia di bawah kepemimpinan Otto Warburg di Berlin.

Pada tahun 1930, bersama muridnya, ia menemukan proses netralisasi amonia dalam tubuh, yang terdapat di banyak perwakilan dunia kehidupan, termasuk manusia. Siklus ini adalah siklus urea, yang juga dikenal sebagai siklus Krebs #1.

Ketika Hitler berkuasa, Hans beremigrasi ke Inggris, di mana ia terus belajar sains di Universitas Cambridge dan Sheffield. Mengembangkan penelitian ahli biokimia Hongaria Albert Szent-Györgyi, ia mendapat wawasan dan membuat siklus Krebs paling terkenal No. 2, atau dengan kata lain, “siklus Szent-Györgyö – Krebs” - 1937.

Hasil penelitiannya dikirim ke jurnal Nature, yang menolak menerbitkan artikel tersebut. Kemudian teks tersebut terbang ke majalah "Enzymologia" di Belanda. Krebs menerima Hadiah Nobel pada tahun 1953 di bidang fisiologi atau kedokteran.

Penemuan ini mengejutkan: pada tahun 1935 Szent-Györgyi menemukan bahwa asam suksinat, oksaloasetat, fumarat, dan malat (keempat asam tersebut merupakan komponen kimia alami sel hewan) meningkatkan proses oksidasi pada otot dada merpati. Yang sudah diparut.

Di situlah proses metabolisme terjadi pada tingkat tertinggi.

F. Knoop dan K. Martius pada tahun 1937 menemukan bahwa asam sitrat diubah menjadi asam isositik melalui produk antara, cis - asam aconitic. Selain itu, asam isositik dapat diubah menjadi asam a-ketoglutarat, dan menjadi asam suksinat.

Krebs memperhatikan pengaruh asam terhadap penyerapan O2 oleh otot dada merpati dan mengidentifikasi efek pengaktifan pada oksidasi PVC dan pembentukan Asetil-Koenzim A. Selain itu, proses di otot dihambat oleh asam malonat. , yang mirip dengan asam suksinat dan secara kompetitif dapat menghambat enzim yang substratnya adalah asam suksinat.

Ketika Krebs menambahkan asam malonat ke media reaksi, akumulasi asam a-ketoglutarat, sitrat, dan suksinat dimulai. Dengan demikian, jelas bahwa aksi gabungan asam a-ketoglutarat dan asam sitrat mengarah pada pembentukan asam suksinat.

Hans meneliti lebih dari 20 zat lain, namun tidak mempengaruhi oksidasi. Membandingkan data yang diperoleh, Krebs menerima sebuah siklus. Pada awalnya, peneliti tidak dapat memastikan apakah proses tersebut dimulai dengan asam sitrat atau isositik, sehingga ia menyebutnya sebagai “siklus asam trikarboksilat”.

Sekarang kita tahu yang pertama adalah asam sitrat, jadi nama yang benar adalah siklus sitrat atau siklus asam sitrat.

Pada eukariota, reaksi siklus TCA terjadi di mitokondria, sedangkan semua enzim untuk katalisis, kecuali 1, terkandung dalam keadaan bebas di matriks mitokondria; pengecualiannya adalah suksinat dehidrogenase, yang terlokalisasi pada membran bagian dalam mitokondria dan tertanam di dalamnya. lapisan ganda lipid. Pada prokariota, reaksi siklus terjadi di sitoplasma.

Mari kita temui para peserta siklus:

1) Asetil Koenzim A:
- gugus asetil
- koenzim A - Koenzim A:

2) PIKE – Oksaloasetat - Asam oksaloasetat:
tampaknya terdiri dari dua bagian: asam oksalat dan asam asetat.

3-4) Asam sitrat dan isositrat:

5) asam a-Ketoglutarat:

6) Suksinil-Koenzim A:

7) Asam suksinat:

8) Asam fumarat:

9) Asam malat:

Bagaimana reaksi terjadi? Secara umum kita semua sudah terbiasa dengan tampilan cincin yang terlihat pada gambar di bawah ini. Di bawah ini semuanya dijelaskan langkah demi langkah:

1. Kondensasi Asetil Koenzim A dan Asam Oksaloasetat ➙ asam sitrat.

Transformasi Asetil Koenzim A diawali dengan kondensasi dengan asam oksaloasetat sehingga terbentuk asam sitrat.

Reaksi ini tidak memerlukan konsumsi ATP, karena energi untuk proses ini disediakan melalui hidrolisis ikatan tioeter dengan Asetil Koenzim A, yang berenergi tinggi:

2. Asam sitrat melewati asam cis-aconitic menjadi asam isocitric.

Terjadi isomerisasi asam sitrat menjadi asam isositrat. Enzim konversi - aconitase - pertama-tama mendehidrasi asam sitrat untuk membentuk asam cis-aconitic, kemudian menghubungkan air ke ikatan rangkap metabolit, membentuk asam isositik:

3. Asam isositrat didehidrogenasi menjadi asam α-ketoglutarat dan CO2.

Asam isositrat dioksidasi oleh dehidrogenase spesifik, yang koenzimnya adalah NAD.

Bersamaan dengan oksidasi, terjadi dekarboksilasi asam isositik. Sebagai hasil transformasi, asam α-ketoglutarat terbentuk.

4. Asam alfa-ketoglutarat didehidrogenasi oleh ➙ suksinil-koenzim A dan CO2.

Tahap selanjutnya adalah dekarboksilasi oksidatif asam α-ketoglutarat.

Dikatalisis oleh kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase, yang mekanisme, struktur dan kerjanya mirip dengan kompleks piruvat dehidrogenase. Akibatnya, suksinil-KoA terbentuk.

5. Suksinil koenzim A ➙ asam suksinat.

Suksinil-KoA dihidrolisis menjadi asam suksinat bebas, energi yang dilepaskan disimpan oleh pembentukan guanosin trifosfat. Tahap ini adalah satu-satunya tahap di mana energi dilepaskan secara langsung.

6. Asam suksinat didehidrogenasi ➙ asam fumarat.

Dehidrogenasi asam suksinat dipercepat oleh suksinat dehidrogenase, koenzimnya adalah FAD.

7. Asam fumarat terhidrasi ➙ asam malat.

Asam fumarat, yang dibentuk oleh dehidrogenasi asam suksinat, terhidrasi dan asam malat terbentuk.

8. Asam malat mengalami dehidrogenasi ➙ Asam oksalat-asetat - siklusnya ditutup.

Proses terakhir adalah dehidrogenasi asam malat, dikatalisis oleh malat dehidrogenase;

Hasil dari tahap ini adalah metabolit yang memulai siklus asam trikarboksilat - Asam Oksalat-Asetat.

Pada reaksi 1 siklus berikutnya, sejumlah Asetil Koenzim A lainnya akan masuk.

Bagaimana cara mengingat siklus ini? Hanya!

1) Ekspresi yang sangat kiasan:
Nanas Utuh dan Sepotong Souffle Sebenarnya Adalah Makan Siang Saya Hari Ini, yang sesuai dengan - sitrat, cis-aconitate, isocitrate, (alpha-)ketoglutarate, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacetate.

2) Puisi panjang lainnya:

PIKE makan asetat, ternyata sitrat,
Melalui cisaconitate itu akan menjadi isositrat.
Setelah menyerahkan hidrogen ke NAD, ia kehilangan CO2,
Alpha-ketoglutarate sangat senang dengan hal ini.
Oksidasi akan datang - NAD telah mencuri hidrogen,
TDP, koenzim A membutuhkan CO2.
Dan energinya hampir tidak muncul di suksinil,
ATP segera lahir dan yang tersisa hanyalah suksinat.
Sekarang dia sampai pada FAD - dia membutuhkan hidrogen,
Fumarat diminum dari air dan berubah menjadi malat.
Kemudian NAD menjadi malat, memperoleh hidrogen,
PIKE muncul lagi dan diam-diam bersembunyi.

3) Puisi aslinya - singkatnya:

PIKE ASETIL LIMONIL,
Tapi kuda itu takut pada narsisis,
Dia berada di atasnya ISOLIMON
ALPHA - KETOGLUTARASE.
SUKINALISASI DENGAN KOENZIM,
AMBER FUMAROVO,
Menyimpan beberapa APLIKASI untuk musim dingin,
Berubah menjadi PIKE lagi.

Siklus krebs disebut juga siklus asam trikarboksilat, karena mereka terbentuk di dalamnya sebagai produk antara. Ini adalah konveyor cincin enzimatik yang “bekerja” di matriks mitokondria.

Hasil dari siklus Krebs adalah sintesis sejumlah kecil ATP dan pembentukan NAD H 2, yang kemudian dikirim ke tahap berikutnya - rantai pernapasan (fosforilasi oksidatif), yang terletak di membran bagian dalam mitokondria.

Asam piruvat (piruvat) yang dihasilkan memasuki mitokondria, di mana ia akhirnya teroksidasi sempurna, berubah menjadi karbon dioksida dan air. Hal ini terjadi pertama kali pada siklus Krebs, kemudian selama fosforilasi oksidatif.

Sebelum siklus Krebs, piruvat didekarboksilasi dan didehidrogenasi. Sebagai hasil dekarboksilasi, molekul CO2 dihilangkan; dehidrogenasi adalah penghilangan atom hidrogen. Mereka terhubung ke NAD.

Akibatnya, asam asetat terbentuk dari asam piruvat, yang ditambahkan ke koenzim A. Ternyata asetil koenzim A(asetil-KoA) – CH 3 CO~S-CoA mengandung ikatan berenergi tinggi.

Konversi piruvat menjadi asetil-KoA dilakukan oleh kompleks enzimatik besar yang terdiri dari lusinan polipeptida yang terkait dengan pembawa elektron.

Siklus Krebs dimulai dengan hidrolisis asetil-KoA, yang menghilangkan gugus asetil yang mengandung dua atom karbon. Selanjutnya gugus asetil dimasukkan ke dalam siklus asam trikarboksilat.

Gugus asetil menempel pada asam oksaloasetat, yang memiliki empat atom karbon. Hasilnya adalah asam sitrat yang mengandung enam atom karbon. Energi untuk reaksi ini disuplai oleh ikatan asetil-KoA berenergi tinggi.

Berikut ini adalah rangkaian reaksi di mana gugus asetil yang terikat dalam siklus Krebs didehidrogenasi, melepaskan empat pasang atom hidrogen, dan didekarboksilasi untuk membentuk dua molekul CO2. Dalam hal ini, oksigen digunakan untuk oksidasi, dipisahkan dari dua molekul air, bukan molekul. Prosesnya disebut oksidatifthdekarboksilasiM. Pada akhir siklus, asam oksaloasetat diregenerasi.

Mari kita kembali ke tahap asam sitrat. Oksidasinya terjadi melalui serangkaian reaksi enzimatik di mana asam isositik, oksalosuksinat, dan asam lainnya terbentuk. Sebagai hasil dari reaksi ini, pada berbagai tahap siklus, tiga molekul NAD dan satu FAD direduksi, GTP (guanosin trifosfat) terbentuk, mengandung ikatan fosfat berenergi tinggi, yang energinya kemudian digunakan untuk memfosforilasi ADP . Akibatnya, molekul ATP terbentuk.

Asam sitrat kehilangan dua atom karbon untuk membentuk dua molekul CO2.

Sebagai hasil reaksi enzimatik, asam sitrat diubah menjadi asam oksaloasetat, yang dapat bergabung kembali dengan asetil-KoA. Siklus itu berulang.

Dalam asam sitrat, residu asetil-KoA yang ditambahkan terbakar membentuk karbon dioksida, atom hidrogen, dan elektron. Hidrogen dan elektron ditransfer ke NAD dan FAD, yang merupakan akseptornya.

Oksidasi satu molekul asetil-KoA menghasilkan satu molekul ATP, empat atom hidrogen, dan dua molekul karbon dioksida. Itu adalah karbon dioksida yang dilepaskan selama respirasi aerobik terbentuk selama siklus Krebs. Dalam hal ini, oksigen molekuler (O 2) tidak digunakan di sini; ia hanya diperlukan pada tahap fosforilasi oksidatif.

Atom hidrogen menempel pada NAD atau FAD, dan dalam bentuk ini mereka kemudian memasuki rantai pernafasan.

Satu molekul glukosa menghasilkan dua molekul piruvat dan karenanya dua asetil-KoA. Jadi, untuk satu molekul glukosa terdapat dua putaran siklus asam trikarboksilat. Sebanyak dua molekul ATP, empat atom CO2, dan delapan atom H terbentuk.

Perlu dicatat bahwa tidak hanya glukosa dan piruvat yang terbentuk darinya yang memasuki siklus Krebs. Akibat pemecahan lemak oleh enzim lipase, terbentuk asam lemak, yang oksidasinya juga mengarah pada pembentukan asetil-KoA, reduksi NAD, serta FAD (flavin adenine dinucleotide).

Jika sel kekurangan karbohidrat dan lemak, maka asam amino dapat mengalami oksidasi. Ini menghasilkan asetil-KoA dan asam organik, yang selanjutnya berpartisipasi dalam siklus Krebs.

Oleh karena itu, tidak menjadi masalah apa sumber energi utamanya. Bagaimanapun, asetil-KoA terbentuk, yang merupakan senyawa universal untuk sel.

Asetil-SCoA yang terbentuk pada reaksi PVK dehidrogenase kemudian masuk siklus asam trikarboksilat(Siklus TCA, siklus asam sitrat, siklus Krebs). Selain piruvat, asam keto yang berasal dari katabolisme terlibat dalam siklus tersebut asam amino atau zat lainnya.

Siklus asam trikarboksilat

Siklus berlanjut masuk matriks mitokondria dan mewakili oksidasi molekul asetil-SCoA dalam delapan reaksi berturut-turut.

Pada reaksi pertama mereka mengikat asetil Dan oksaloasetat(asam oksaloasetat) untuk terbentuk garam sitrat(asam sitrat), kemudian terjadi isomerisasi asam sitrat isositrat dan dua reaksi dehidrogenasi yang bersamaan dengan pelepasan CO2 dan reduksi NAD.

Pada reaksi kelima terbentuk GTP, inilah reaksinya fosforilasi substrat. Selanjutnya, dehidrogenasi yang bergantung pada FAD terjadi secara berurutan suksinat(asam suksinat), hidrasi fumarov asam ke malat(asam malat), kemudian dehidrogenasi bergantung NAD yang menghasilkan pembentukan oksaloasetat.

Hasilnya, setelah delapan reaksi siklus lagi oksaloasetat terbentuk .

Tiga reaksi terakhir merupakan apa yang disebutmotif biokimia(Dehidrogenasi bergantung FAD, hidrasi dan dehidrogenasi bergantung NAD), digunakan untuk memasukkan gugus keto ke dalam struktur suksinat. Motif ini juga terdapat dalam reaksi oksidasi β asam lemak. Dalam urutan terbalik (pemulihan, de hidrasi dan reduksi) motif ini diamati dalam reaksi sintesis asam lemak.

Fungsi TsTK

1. Energi

  • generasi atom hidrogen untuk berfungsinya rantai pernafasan yaitu tiga molekul NADH dan satu molekul FADH2,
  • sintesis molekul tunggal GTF(setara dengan ATP).

2. Anabolik. Di TCC terbentuk

  • prekursor heme suksinil-SCoA,
  • asam keto yang dapat diubah menjadi asam amino - α-ketoglutarat untuk asam glutamat, oksaloasetat untuk asam aspartat,
  • asam lemon, digunakan untuk sintesis asam lemak,
  • oksaloasetat, digunakan untuk sintesis glukosa.

Reaksi anabolik dari siklus TCA

Pengaturan siklus asam trikarboksilat

Regulasi alosterik

Enzim yang mengkatalisis reaksi ke-1, ke-3 dan ke-4 dari siklus TCA sensitif terhadap regulasi alosterik metabolisme:

Peraturan ketersediaan oksaloasetat

Utama Dan utama Pengatur siklus TCA adalah oksaloasetat, atau lebih tepatnya ketersediaannya. Kehadiran oksaloasetat merekrut asetil-SCoA ke dalam siklus TCA dan memulai prosesnya.

Biasanya sel punya keseimbangan antara pembentukan asetil-SCoA (dari glukosa, asam lemak atau asam amino) dan jumlah oksaloasetat. Sumber oksaloasetat adalah piruvat, (terbentuk dari glukosa atau alanin), diperoleh dari asam aspartat sebagai akibat dari transaminasi atau siklus AMP-IMP, dan juga dari asam buah siklus itu sendiri (suksinat, α-ketoglutarat, malat, sitrat), yang dapat terbentuk selama katabolisme asam amino atau berasal dari proses lain.

Sintesis oksaloasetat dari piruvat

Pengaturan aktivitas enzim piruvat karboksilase dilakukan dengan partisipasi asetil-SCoA. Itu alosterik penggerak enzim, dan tanpanya piruvat karboksilase praktis tidak aktif. Ketika asetil-SCoA terakumulasi, enzim mulai bekerja dan oksaloasetat terbentuk, tetapi, tentu saja, hanya dengan adanya piruvat.

Juga mayoritas asam amino selama katabolismenya, mereka mampu berubah menjadi metabolit siklus TCA, yang kemudian berubah menjadi oksaloasetat, yang juga mempertahankan aktivitas siklus tersebut.

Pengisian kembali kumpulan metabolit siklus TCA dari asam amino

Reaksi pengisian kembali siklus dengan metabolit baru (oksaloasetat, sitrat, α-ketoglutarat, dll.) disebut anaplerotik.

Peran oksaloasetat dalam metabolisme

Contoh peran penting oksaloasetat berfungsi untuk mengaktifkan sintesis badan keton dan ketoasidosis plasma darah di tidak memadai jumlah oksaloasetat di hati. Kondisi ini diamati pada dekompensasi diabetes melitus yang bergantung pada insulin (diabetes tipe 1) dan pada saat puasa. Dengan kelainan ini, proses glukoneogenesis diaktifkan di hati, yaitu. pembentukan glukosa dari oksaloasetat dan metabolit lainnya, yang menyebabkan penurunan jumlah oksaloasetat. Aktivasi simultan oksidasi asam lemak dan akumulasi asetil-SCoA memicu jalur cadangan untuk pemanfaatan gugus asetil - sintesis badan keton. Dalam hal ini, pengasaman darah berkembang di dalam tubuh ( ketoasidosis) dengan gambaran klinis yang khas: lemas, sakit kepala, mengantuk, penurunan tonus otot, suhu tubuh dan tekanan darah.

Perubahan laju reaksi siklus TCA dan penyebab akumulasi badan keton dalam kondisi tertentu

Metode regulasi yang dijelaskan dengan partisipasi oksaloasetat adalah ilustrasi formulasi yang indah " Lemak terbakar dalam nyala karbohidrat Ini menyiratkan bahwa "api pembakaran" glukosa menyebabkan munculnya piruvat, dan piruvat diubah tidak hanya menjadi asetil-SCoA, tetapi juga menjadi oksaloasetat. Kehadiran oksaloasetat memastikan masuknya gugus asetil yang terbentuk darinya asam lemakdalam bentuk asetil-SCoA, pada reaksi TCA pertama.

Dalam kasus “pembakaran” asam lemak skala besar, yang diamati pada otot selama pekerjaan fisik dan di hati puasa, laju masuknya asetil-SCoA ke dalam reaksi siklus TCA akan secara langsung bergantung pada jumlah oksaloasetat (atau glukosa teroksidasi).

Jika jumlah oksaloasetat di hepatosit tidak cukup (tidak ada glukosa atau tidak teroksidasi menjadi piruvat), maka gugus asetil akan menuju sintesis badan keton. Ini terjadi ketika puasa panjang Dan diabetes melitus tipe 1.





kesalahan: Konten dilindungi!!