citroenzuurcyclus

" eerste deel

Het enzym dat de vierde fase van de krebs-cyclus katalyseert, is het α-ketoglutaraatdehydrogenase; dit enzym is een enzymcomplex dat sterk lijkt op pyruvaatdehydrogenase. Beide zijn samengesteld uit 48-60 eiwitten waarin drie verschillende enzymatische activiteiten worden herkend en hebben ook dezelfde enzymatische cofactoren; zijn zeer vergelijkbare enzymen omdat ze op vergelijkbare substraten werken: zowel pyruvaat als l "α-keto glutaraat, zijn α- ketozuren. Het werkingsmechanisme van de twee enzymatische complexen is hetzelfde.
De aantasting door thiaminepyrofosfaat op de carbonyl (C = O) van de "α-ketoglutaraat, leidt tot decarboxylatie en het carboxyhydroxypropylderivaat wordt gevormd. Met de daaropvolgende overdracht naar het lipoamide vindt een intern redoxproces plaats, waaruit het lipoamide-carboxyderivaat of succinyllipoamide wordt verkregen.
Het succinyllipoamide reageert vervolgens met co-enzym A om succinyl-co-enzym A te geven (dat doorgaat in de krebs-cyclus) en het gereduceerde lipoamide dat opnieuw wordt geoxideerd door de FAD: het gevormde FADH2 wordt opnieuw geoxideerd door NAD+ en NADH wordt verkregen. In deze fase vond daarom de tweede verwijdering van een koolstof uit het koolstofhoudende skelet plaats, in de vorm van koolstofdioxide.

Een acylgroep gekoppeld aan co-enzym A bevindt zich in een geactiveerde vorm, dat wil zeggen, het heeft een hoge energie-inhoud: het is daarom mogelijk om de energie van succinyl-co-enzym A te benutten.

In de vijfde fase van de krebs-cyclus wordt succinyl-co-enzym A onderworpen aan de werking van succinylthiokinase; Er zijn twee hypothesen opgesteld over het werkingsmechanisme: we zullen slechts één van de twee beschrijven omdat dit de meest erkende is. Volgens deze hypothese wordt succinyl-co-enzym A aangevallen door de stikstof van een histidine (Hys) van het enzym: co-enzym A komt vrij en een adduct afgeleid van histidine wordt gevormd als tussenproduct, dat wil zeggen het succinyl-enzym (of succinyl-Hys ); een orthofosfaat werkt op dit tussenproduct, wat leidt tot de afgifte van succinaat en de vorming van het fosfo-enzym. Het fosfo-enzym, aangevallen door guanosinedifosfaat (GDP), produceert guasnosinetrifosfaat (GTP) en het enzym komt vrij. Vanuit het energetisch oogpunt GTP = ATP: de binding die energie levert is hetzelfde in beide soorten (het is de anhydridebinding tussen fosforyl Β en fosforyl γ). In sommige gevallen wordt GTP gebruikt als materiaal met een hoge energie-inhoud, maar meestal wordt GTP omgezet in ATP door de werking van het enzym nucleoside difosfokinase (NDPK); is een enzym dat in cellen wordt aangetroffen en dat de volgende reactie katalyseert:

N1TP + N2DP → N1DP + N2TP

Generieke NiTP ® Nucleoside Trifosfaat
Generieke NiDP ® nucleoside difosfaat

Het is een omkeerbare reactie; in ons geval gebeurt het:

GTP + ADP → BBP + ATP

daarom kan het zelfs bij kleine variaties in de concentraties van de reagentia naar rechts of naar links gaan.
Als de krebs-cyclus zo snel verloopt dat het leidt tot een productie van ATP die hoger is dan de energiebehoefte, is er een schaarse beschikbaarheid van ADP terwijl er veel ATP is: de reactie die wordt gekatalyseerd door het nucleoside difosfokinase is dan naar links gericht (GTP hoopt zich op als het nucleosidedifosfokinase niet voldoende substraat heeft, d.w.z. ADP). GTP is daarom een ​​signaal van de beschikbaarheid van energie en vertraagt ​​daarom de krebs-cyclus.
De zesde fase van de krebs-cyclus leidt tot de vorming van het fumaraat door de werking van succinaat dehydrogenase; dit enzym geeft een stereospecifieke reactie omdat de onverzadigde (het is een alkeen) trans altijd wordt gevormd, dwz het fumaraat (terwijl het cis-isomeer het maleaat is). Succinaatdehydrogenase wordt gevonden op het binnenste mitochondriale membraan, terwijl alle andere enzymen van de krebs-cyclus door het mitochondrion zijn verspreid.
Succinaatdehydrogenase heeft FAD als cofactor; het wordt geremd door oxaalacetaat (feedbackremming) terwijl het succinaat en fumaraat heeft als zijn positieve modulator (activator) zijn activator. Laten we proberen te begrijpen waarom, door naar de laatste fase van de krebs-cyclus te springen. De laatste fase van de krebs-cyclus vereist energie, dus de enige mogelijkheid om oxaalacetaat van de patiënt te verkrijgen, is dat de concentratie van de patiënt erg hoog is: malaat is een van de metabolieten met de hoogste concentratie in cellen. De reactie die malaat omzet in oxaalacetaat wordt ook begunstigd door de feit dat de concentratie van oxaalacetaat laag wordt gehouden door de werking van citraatsynthase.De reactie die wordt gekatalyseerd door succinaatdehydrogenase is dus een zelfvoedende reactie en dit is de enige manier om de transformatie van malaat in oxaalacetaat te laten plaatsvinden.
De concentratie van mitochondriaal malaat moet verenigbaar zijn met de concentratie van het cytoplasmatische malaat: alleen wanneer de concentratie van mitochondriaal malaat zo hoog is dat de omzetting van het malaat in oxaalacetaat (in de krebs-cyclus) wordt gegarandeerd, kan het malaat ook worden gebruikt in andere manieren (die cytoplasmatisch zijn): in het cytoplasma kan het malaat worden omgezet in oxaalacetaat waaruit aspartaat kan worden verkregen door de werking van GOT (het is een transaminase) of glucose via gluconeogenese.
We keren terug naar de zevende fase van de krebs-cyclus, deze wordt gekatalyseerd door het enzym fumarasi: er wordt op stereospecifieke wijze water toegevoegd om L-malaat te maken.
In de laatste fase van de Krebs-cyclus, waarover we al hebben gesproken, is de actie van de malaatdehydrogenase. Dit enzym gebruikt een NAD+-molecuul voor zijn katalytische werking.
Hiermee sluiten we de beschrijving van de verschillende stadia van de krebs-cyclus af.
De krebs-cyclus is volledig omkeerbaar.

Om de snelheid van de krebs-cyclus te verhogen, kan de concentratie van de metabolieten die in die cyclus aanwezig zijn, worden verhoogd; een van de strategieën om de snelheid van de krebs-cyclus te verhogen, bestaat erin een deel van het pyruvaat dat de mitochondriën binnenkomt om te zetten in oxaalacetaat (door de werking van pyruvaatcarboxylase) en niet alles om te zetten in acetyl-co-enzym A: verhoogt zo de concentratie van oxaalacetaat die is een metaboliet van de krebs-cyclus en verhoogt daarom de snelheid van de hele cyclus.

In de krebs-cyclus worden drie NAD+ omgezet in drie NADH's en één FAD in FADH2 en bovendien wordt een GTP verkregen: door het reducerende vermogen verkregen uit de krebs-cyclus te kanaliseren, wordt meer ATP geproduceerd; in de ademhalingsketen wordt het reducerende vermogen overgedragen van NADH en FADH2 naar zuurstof: deze overdracht is te danken aan een reeks enzymen die zich op het mitochondriale membraan bevinden en die in hun werking leiden tot de productie van ATP.
De processen van de ademhalingsketen zijn exergonische processen en de vrijgekomen energie wordt gebruikt om ATP te produceren; het doel van de cel is om de exergonische processen te benutten om de synthese van ATP te laten plaatsvinden. Voor elk NADH-molecuul dat de ademhalingsketen binnenkomt, worden 2,5 ATP-moleculen verkregen en voor elke FADH2 worden 1,5 ATP-moleculen verkregen; deze diversiteit is te wijten aan het feit dat FADH2 de ademhalingsketen op een lager niveau binnenkomt dan NADH.
Met het reducerende vermogen van het aërobe metabolisme wordt 30-32 ATP (219-233 kcal/mol) verkregen met een efficiëntie van ongeveer 33% (de efficiëntie van het anaërobe metabolisme is ongeveer 2%).