Biologi 2e

Steg i citronsyracykeln

Steg 1. Före det första steget inträffar en övergångsfas under vilken pyruvat syra omvandlas till acetyl CoA. Därefter börjar det första steget i cykeln: I detta kondensationssteg kombineras acetylgruppen med två kol med en oxaloacetatmolekyl med fyra kol för att bilda en citratmolekyl med sex kol. CoA är bundet till en sulfhydrylgrupp (-SH) och diffunderar bort för att slutligen kombineras med en annan acetylgrupp. Detta steg är irreversibelt eftersom det är mycket exergoniskt. Hastigheten för denna reaktion styrs av negativ återkoppling och mängden tillgänglig ATP. Om ATP-nivåerna ökar minskar hastigheten för denna reaktion. Om det råder brist på ATP ökar hastigheten.

Steg 2. I steg två förlorar citrat en vattenmolekyl och får en annan när citrat omvandlas till sin isomer, isocitrat.

Steg 3. I steg tre oxideras isocitrat och producerar en molekyl med fem kol, α-ketoglutarat, tillsammans med en koldioxidmolekyl och två elektroner, som reducerar NAD+ till NADH. Detta steg regleras också av negativ återkoppling från ATP och NADH och en positiv effekt av ADP.

Steg 4. Steg tre och fyra är både oxidations- och dekarboxyleringssteg, som som vi har sett frigör elektroner som reducerar NAD+ till NADH och frigör karboxylgrupper som bildar CO2-molekyler. Alfaketoglutarat är produkten av steg tre och en succinylgrupp är produkten av steg fyra. CoA binds till succinylgruppen för att bilda succinyl-CoA. Enzymet som katalyserar steg fyra regleras genom återkopplingshämning av ATP, succinyl CoA och NADH.

Steg 5. I steg fem byts en fosfatgrupp ut mot coenzym A och en högenergibindning bildas. Denna energi används vid fosforylering på substratnivå (under omvandlingen av succinylgruppen till succinat) för att bilda antingen guanintrifosfat (GTP) eller ATP. Det finns två former av enzymet, så kallade isoenzymer, för detta steg, beroende på i vilken typ av djurvävnad de finns. Den ena formen finns i vävnader som använder stora mängder ATP, t.ex. hjärt- och skelettmuskulatur. Denna form producerar ATP. Den andra formen av enzymet finns i vävnader som har ett stort antal anabola vägar, t.ex. lever. Denna form producerar GTP. GTP är energimässigt likvärdigt med ATP, men dess användning är mer begränsad. I synnerhet proteinsyntesen använder främst GTP.

Steg 6. Steg sex är en uttorkningsprocess som omvandlar succinat till fumarat. Två väteatomer överförs till FAD och reducerar det till FADH2. (Observera: den energi som finns i elektronerna i dessa väteatomer är otillräcklig för att reducera NAD+ men tillräcklig för att reducera FAD). Till skillnad från NADH förblir denna bärare fäst vid enzymet och överför elektronerna direkt till elektrontransportkedjan. Denna process möjliggörs av lokaliseringen av det enzym som katalyserar detta steg inne i mitokondrions inre membran.

Steg 7. Vatten tillsätts genom hydrolys till fumarat under steg sju, och malat produceras. I det sista steget i citronsyracykeln regenereras oxaloacetat genom att malat oxideras. Ytterligare en molekyl NADH produceras sedan i processen.