生物学2e

クエン酸サイクルのステップ

ステップ1.ピルビン酸の酸化とクエン酸サイクルのステップ2.クエン酸の酸化とクエン酸サイクルのステップ3.クエン酸サイクルのステップ4.クエン酸サイクルのステップ5. 第1ステップの前に、ピルビン酸がアセチルCoAに変換される過渡期がある。 その後、サイクルの第1段階が始まる。 炭素数2のアセチル基と炭素数4のオキサロ酢酸が縮合し、炭素数6のクエン酸が生成される。 CoAはスルフヒドリル基（-SH）と結合して拡散し、最終的に別のアセチル基と結合する。 この段階は非常にexergonicであるため不可逆的である。 この反応の速度は、負のフィードバックと利用可能なATPの量によって制御される。 ATPの量が増えれば、この反応の速度は減少する。 ATPが不足すると、速度は増加する。

ステップ2。 ステップ2では、クエン酸がその異性体であるイソクエン酸に変換される際に、水分子を1つ失い、もう1つ獲得します。 ステップ3では、イソクエン酸が酸化され、炭素数5の分子であるα-ケトグルタレートを生成し、1分子のCO2と2個の電子とともに、NAD+がNADHに還元される。 このステップもATPとNADHによる負のフィードバックとADPの正の作用によって制御される

ステップ4。 ステップ3と4は、酸化と脱炭酸の両方のステップであり、これまで見てきたように、NAD+をNADHに還元する電子を放出し、CO2分子を形成するカルボキシル基を放出する。 α-ケトグルタル酸はステップ3の生成物であり、サクシニル基はステップ4の生成物である。 CoAはサクシニル基と結合し、サクシニルCoAを形成する。 ステップ4を触媒する酵素は、ATP、スクシニルCoA、NADHのフィードバック阻害によって制御されている

ステップ5。 ステップ5では、リン酸基がコエンザイムAに置換され、高エネルギーの結合が形成される。 このエネルギーは基質レベルのリン酸化（コハク酸へのコハク酸基の変換時）で使われ、グアニン三リン酸（GTP）またはATPが生成される。 このステップのための酵素はアイソザイムと呼ばれ、存在する動物組織の種類によって2つの形態がある。 1つは、心臓や骨格筋などATPを大量に使う組織に存在するもので、もう1つは、心臓や骨格筋などATPを大量に使う組織に存在するものである。 この型はATPを産生する。 もう1つは、肝臓のような同化経路の多い組織に存在する酵素である。 この形態はGTPを産生する。 GTPはエネルギー的にはATPと同等であるが、その利用はより限定されている。 特に、タンパク質合成は主にGTPを使用する。

ステップ6. ステップ6は、コハク酸をフマル酸に変換する脱水工程である。 FADに2個の水素原子が移動し、FADH2に還元される(注：これらの水素の電子に含まれるエネルギーは、NAD+を還元するには不十分だが、FADを還元するには十分である)。 NADHとは異なり、このキャリアは酵素に付着したまま、電子を直接電子輸送系に伝達する。 このプロセスは、このステップを触媒する酵素がミトコンドリア内膜に局在していることで可能となる

ステップ7. ステップ7でフマル酸に加水分解で水が加えられ、リンゴ酸が生成される。 クエン酸サイクルの最後のステップでは、リンゴ酸を酸化することでオキサロ酢酸が再生される。