Biologia 2e

Sitruunahappokierron vaiheet

Vaihe 1. Ennen ensimmäistä vaihetta tapahtuu siirtymävaihe, jonka aikana palorypälehappo muuttuu asetyyli-CoA:ksi. Sitten alkaa syklin ensimmäinen vaihe: Tässä kondensaatiovaiheessa kahden hiilen asetyyliryhmä yhdistyy neljän hiilen oksaloasetaattimolekyylin kanssa kuuden hiilen sitraattimolekyyliksi. CoA sitoutuu sulfhydryyliryhmään (-SH) ja diffundoituu pois yhdistyäkseen lopulta toiseen asetyyliryhmään. Tämä vaihe on peruuttamaton, koska se on erittäin eksergoninen. Tämän reaktion nopeutta säätelevät negatiivinen takaisinkytkentä ja käytettävissä olevan ATP:n määrä. Jos ATP:n määrä kasvaa, tämän reaktion nopeus laskee. Jos ATP:tä on vähän, nopeus kasvaa.

Vaihe 2. Toisessa vaiheessa sitraatti menettää yhden vesimolekyylin ja saa toisen, kun sitraatti muuttuu isomeerikseen, isositraatiksi.

Vaihe 3. Vaiheessa kolme isositraatti hapetetaan, jolloin syntyy viiden hiilen molekyyli, α-ketoglutaraatti, yhdessä CO2-molekyylin ja kahden elektronin kanssa, jotka pelkistävät NAD+:n NADH:ksi. Myös tätä vaihetta säätelee ATP:n ja NADH:n negatiivinen palaute ja ADP:n positiivinen vaikutus.

Vaihe 4. Vaiheet kolme ja neljä ovat sekä hapetus- että dekarboksylaatiovaiheita, jotka, kuten olemme nähneet, vapauttavat elektroneja, jotka pelkistävät NAD+:n NADH:ksi ja vapauttavat karboksyyliryhmiä, jotka muodostavat CO2-molekyylejä. Alfa-ketoglutaraatti on vaiheen kolme tuote, ja sukkinyyliryhmä on vaiheen neljä tuote. CoA sitoutuu succinyyliryhmän kanssa muodostaen succinyl CoA:ta. Vaihetta neljä katalysoivaa entsyymiä säädellään ATP:n, sukkinyyli-CoA:n ja NADH:n takaisinkytkennällä.

Vaihe 5. Vaiheessa viisi fosfaattiryhmä korvataan koentsyymi A:lla, ja muodostuu korkeaenerginen sidos. Tämä energia käytetään substraattitason fosforylaatiossa (suksinyyliryhmän muuttuessa suksinaatiksi) joko guaniinitrifosfaatin (GTP) tai ATP:n muodostamiseksi. Tätä vaihetta varten on olemassa kaksi entsyymimuotoa, joita kutsutaan isoentsyymeiksi, riippuen siitä, minkä tyyppisessä eläinkudoksessa niitä esiintyy. Toista muotoa esiintyy kudoksissa, jotka käyttävät suuria määriä ATP:tä, kuten sydän- ja luurankolihaksessa. Tämä muoto tuottaa ATP:tä. Entsyymin toista muotoa esiintyy kudoksissa, joissa on paljon anabolisia reittejä, kuten maksassa. Tämä muoto tuottaa GTP:tä. GTP vastaa energeettisesti ATP:tä, mutta sen käyttö on rajoitetumpaa. Erityisesti proteiinisynteesi käyttää ensisijaisesti GTP:tä.

Vaihe 6. Vaihe kuusi on dehydraatioprosessi, jossa sukkinaatti muutetaan fumaraatiksi. Kaksi vetyatomia siirretään FAD:iin, jolloin se pelkistyy FADH2:ksi. (Huomaa: näiden vetyatomien elektronien sisältämä energia ei riitä NAD+:n pelkistämiseen, mutta riittää FAD:n pelkistämiseen). Toisin kuin NADH, tämä kantaja pysyy kiinni entsyymissä ja siirtää elektronit suoraan elektroninsiirtoketjuun. Tämän prosessin mahdollistaa tätä vaihetta katalysoivan entsyymin lokalisoituminen mitokondrioiden sisemmän kalvon sisälle.

Vaihe 7. Vesi lisätään hydrolyysin kautta fumaraattiin vaiheen seitsemän aikana, ja syntyy malaattia. Sitruunahappokierron viimeinen vaihe regeneroi oksaloasetaattia hapettamalla malaattia. Tämän jälkeen prosessissa tuotetaan toinen molekyyli NADH:ta.