Biologie 2e

Kroky cyklu kyseliny citronové

Krok 1. Před prvním krokem probíhá přechodná fáze, během níž se kyselina pyrohroznová přeměňuje na acetyl CoA. Poté začíná první krok cyklu: Tento kondenzační krok spojuje dvouuhlíkatou acetylovou skupinu se čtyřuhlíkatou molekulou oxaloacetátu za vzniku šestiuhlíkaté molekuly citrátu. CoA se váže na sulfhydrylovou skupinu (-SH) a difunduje pryč, aby se nakonec spojil s další acetylovou skupinou. Tento krok je nevratný, protože je vysoce exergonický. Rychlost této reakce je řízena negativní zpětnou vazbou a množstvím dostupného ATP. Pokud se hladina ATP zvýší, rychlost této reakce se sníží. Pokud je ATP nedostatek, rychlost se zvyšuje.

Krok 2. Ve druhém kroku citrát ztrácí jednu molekulu vody a získává další, protože citrát se mění na svůj izomer, isocitrát.

Krok 3. Ve třetím kroku se isocitrát oxiduje, přičemž vzniká pětiuhlíkatá molekula α-ketoglutarátu spolu s molekulou CO2 a dvěma elektrony, které redukují NAD+ na NADH. Tento krok je rovněž regulován negativní zpětnou vazbou od ATP a NADH a pozitivním účinkem ADP.

Krok 4. Třetí a čtvrtý krok jsou oxidační a dekarboxylační kroky, které, jak jsme viděli, uvolňují elektrony, které redukují NAD+ na NADH a uvolňují karboxylové skupiny, které tvoří molekuly CO2. Alfa-ketoglutarát je produktem kroku tři a sukcinylová skupina je produktem kroku čtyři. CoA se váže se sukcinylovou skupinou za vzniku sukcinyl CoA. Enzym, který katalyzuje čtvrtý krok, je regulován zpětnou vazbou inhibice ATP, sukcinyl CoA a NADH.

Krok 5. V pátém kroku je fosfátová skupina nahrazena koenzymem A a vzniká vysokoenergetická vazba. Tato energie je využita při fosforylaci na substrátové úrovni (během přeměny sukcinylové skupiny na sukcinát) za vzniku buď guanin trifosfátu (GTP), nebo ATP. Pro tento krok existují dvě formy enzymu, nazývané izoenzymy, v závislosti na typu živočišné tkáně, ve které se nacházejí. Jedna forma se nachází ve tkáních, které využívají velké množství ATP, jako je srdce a kosterní sval. Tato forma produkuje ATP. Druhá forma enzymu se nachází v tkáních, které mají vysoký počet anabolických drah, jako jsou játra. Tato forma produkuje GTP. GTP je energeticky ekvivalentní ATP, jeho využití je však omezenější. Zejména syntéza bílkovin využívá především GTP.

Krok 6. Šestý krok je dehydratační proces, který přeměňuje sukcinát na fumarát. Dva atomy vodíku jsou přeneseny na FAD a redukují jej na FADH2 (Poznámka: energie obsažená v elektronech těchto vodíků je nedostatečná k redukci NAD+, ale dostatečná k redukci FAD). Na rozdíl od NADH zůstává tento nosič připojen k enzymu a přenáší elektrony přímo do elektronového transportního řetězce. Tento proces je umožněn lokalizací enzymu, který tento krok katalyzuje, uvnitř vnitřní membrány mitochondrie.

Krok č. 7. Během sedmého kroku se hydrolýzou na fumarát přidává voda a vzniká malát. Poslední krok cyklu kyseliny citronové regeneruje oxaloacetát oxidací malátu. Při tomto procesu pak vzniká další molekula NADH.

.