Biológia 2e

A citromsavciklus lépései

1. lépés. Az első lépés előtt egy átmeneti fázis következik be, amelynek során a piruvinsav acetil-CoA-vá alakul. Ezután kezdődik a ciklus első lépése: Ez a kondenzációs lépés a két szénatomos acetilcsoportot egy négy szénatomos oxalacetátmolekulával egyesíti, hogy egy hat szénatomos citrátmolekulát alkosson. A CoA egy szulfhidrilcsoporthoz (-SH) kötődik, és eldiffundál, hogy végül egy másik acetilcsoporttal egyesüljön. Ez a lépés irreverzibilis, mivel erősen exergonikus. A reakció sebességét a negatív visszacsatolás és a rendelkezésre álló ATP mennyisége szabályozza. Ha az ATP szintje nő, a reakció sebessége csökken. Ha kevés az ATP, a sebesség nő.

2. lépés. A második lépésben a citrát elveszít egy vízmolekulát, és nyer egy másikat, ahogy a citrát izomerjévé, izocitráttá alakul át.

3. lépés. A harmadik lépésben az izocitrát oxidálódik, és egy öt szénatomos molekula, α-ketoglutarát keletkezik egy CO2-molekulával és két elektronnal együtt, amely a NAD+-t NADH-vá redukálja. Ezt a lépést is az ATP és a NADH negatív visszacsatolása, valamint az ADP pozitív hatása szabályozza.

4. lépés. A harmadik és a negyedik lépés egyaránt oxidációs és dekarboxilációs lépés, amelyek, mint láttuk, elektronokat szabadítanak fel, amelyek a NAD+-t NADH-ra redukálják, és karboxilcsoportokat szabadítanak fel, amelyek CO2-molekulákat alkotnak. Az alfa-ketoglutarát a harmadik lépés terméke, a szukcinilcsoport pedig a negyedik lépés terméke. A CoA a szukcinilcsoporthoz kötődve szukcinil-CoA-t képez. A negyedik lépést katalizáló enzimet az ATP, a szukcinil-CoA és a NADH visszacsatolt gátlása szabályozza.

5. lépés. Az ötödik lépésben a koenzim-A foszfátcsoportot helyettesít, és egy nagy energiájú kötés jön létre. Ezt az energiát a szubsztrát-szintű foszforiláció során (a szukcinilcsoport szukcináttá történő átalakítása során) guanin-trifoszfát (GTP) vagy ATP képződésére használják fel. Az enzimnek két formája, úgynevezett izoenzimjei vannak erre a lépésre, attól függően, hogy milyen állati szövetben található. Az egyik forma olyan szövetekben található, amelyek nagy mennyiségű ATP-t használnak fel, mint például a szív és a vázizomzat. Ez a forma termeli az ATP-t. Az enzim másik formája olyan szövetekben található, amelyekben nagyszámú anabolikus útvonal található, mint például a máj. Ez a forma GTP-t termel. A GTP energetikailag egyenértékű az ATP-vel, felhasználása azonban korlátozottabb. Különösen a fehérjeszintézis használja elsősorban a GTP-t.

6. lépés. A hatodik lépés egy dehidratációs folyamat, amely a szukcinátot fumaráttá alakítja. Két hidrogénatom kerül át a FAD-ra, redukálva azt FADH2-vé. (Megjegyzés: az e hidrogének elektronjaiban lévő energia nem elegendő a NAD+ redukciójához, de megfelelő a FAD redukciójához.) A NADH-val ellentétben ez a hordozó az enzimhez kötődve marad, és az elektronokat közvetlenül az elektrontranszportláncnak adja át. Ezt a folyamatot az teszi lehetővé, hogy az ezt a lépést katalizáló enzim a mitokondrium belső membránjában lokalizálódik.

7. lépés. A hetedik lépés során a fumarát hidrolízissel vizet kap, és malát keletkezik. A citromsavciklus utolsó lépése a malát oxidációjával regenerálja az oxalacetátot. Ezután egy újabb NADH-molekula keletkezik a folyamat során.