Biologia 2e

Kroki w Cyklu Kwasu Cytrynowego

Krok 1. Przed pierwszym etapem występuje faza przejściowa, podczas której kwas pirogronowy jest przekształcany do acetylo-CoA. Następnie, rozpoczyna się pierwszy krok cyklu: Ten krok kondensacji łączy dwuwęglową grupę acetylową z czterowęglową cząsteczką oksalooctanu, tworząc sześciowęglową cząsteczkę cytrynianu. CoA wiąże się z grupą sulfhydrylową (-SH) i ulega dyfuzji, by ostatecznie połączyć się z inną grupą acetylową. Ten etap jest nieodwracalny, ponieważ jest silnie egzergoniczny. Szybkość tej reakcji jest kontrolowana przez ujemne sprzężenie zwrotne i ilość dostępnego ATP. Jeśli poziom ATP wzrasta, szybkość tej reakcji maleje. Jeśli ATP jest w niedoborze, szybkość wzrasta.

Krok 2. W kroku drugim, cytrynian traci jedną cząsteczkę wody i zyskuje drugą, ponieważ cytrynian jest przekształcany w swój izomer, izocyjanian.

Krok 3. W kroku trzecim, izocyjanian jest utleniany, produkując pięciowęglową cząsteczkę, α-ketoglutaran, wraz z cząsteczką CO2 i dwoma elektronami, które zmniejszają NAD+ do NADH. Ten krok jest również regulowany przez ujemne sprzężenie zwrotne z ATP i NADH oraz pozytywny wpływ ADP.

Krok 4. Etapy trzeci i czwarty są zarówno etapami utleniania, jak i dekarboksylacji, które, jak widzieliśmy, uwalniają elektrony, które redukują NAD+ do NADH i uwalniają grupy karboksylowe, które tworzą cząsteczki CO2. Alfa-ketoglutaran jest produktem kroku trzeciego, a grupa sukcynylowa jest produktem kroku czwartego. CoA łączy się z grupą sukcynylową tworząc sukcynylo-CoA. Enzym, który katalizuje krok czwarty jest regulowany przez inhibicję zwrotną ATP, sukcynylo-CoA i NADH.

Krok 5. W kroku piątym, grupa fosforanowa jest podstawiona do koenzymu A, i tworzy się wysokoenergetyczne wiązanie. Energia ta jest wykorzystywana w fosforylacji na poziomie substratu (podczas przekształcania grupy bursztynowej w bursztynian) do utworzenia trójfosforanu guaniny (GTP) lub ATP. Istnieją dwie formy enzymu, zwane izoenzymami, dla tego etapu, w zależności od rodzaju tkanki zwierzęcej, w której występują. Jedna forma znajduje się w tkankach, które zużywają duże ilości ATP, takich jak serce i mięśnie szkieletowe. Ta forma produkuje ATP. Druga forma enzymu znajduje się w tkankach, które mają dużą liczbę szlaków anabolicznych, takich jak wątroba. Ta forma produkuje GTP. GTP jest energetycznie równoważny z ATP, jednak jego zastosowanie jest bardziej ograniczone. W szczególności, synteza białek wykorzystuje głównie GTP.

Krok 6. Krok szósty to proces dehydratacji, który przekształca bursztynian w fumaran. Dwa atomy wodoru są przenoszone na FAD, redukując go do FADH2. (Uwaga: energia zawarta w elektronach tych hydrogenów jest niewystarczająca do redukcji NAD+, ale wystarczająca do redukcji FAD). W przeciwieństwie do NADH, nośnik ten pozostaje przyłączony do enzymu i przenosi elektrony bezpośrednio do łańcucha transportu elektronów. Proces ten jest możliwy dzięki lokalizacji enzymu katalizującego ten etap wewnątrz wewnętrznej błony mitochondrium.

Krok 7. Woda jest dodawana przez hydrolizę do fumaranu podczas kroku siódmego, i powstaje jabłczan. Ostatni krok w cyklu kwasu cytrynowego regeneruje oksalooctan poprzez utlenianie jabłczanu. Kolejna cząsteczka NADH jest następnie produkowana w tym procesie.

.