Reakce Krebsova cyklu

Z WikiSkript

Souhrnná rovnice popisující Krebsův cyklus:

CH3-CO~SCoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP

Většina acetyl−CoA, který dodává acetylové zbytky do Krebsova cyklu, pochází z ß−oxidace mastných kyselin a z pyruvátdehydrogenázové reakce (procesy probíhající v matrix mitochondrie).

Pyruvátdehydrogenázová reakce[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Jedná se o nevratnou oxidativní dekarboxylaci pyruvátu.

CH3-CO-COOH + NAD+ + HSCoA → CO2+ NADH + H+ + CH3-CO~SCoA

Pokud propojíme pyruvátdehydrogenázovou reakci a souhrnnou reakci Krebsova cyklu, získáme rovnici popisující kompletní oxidaci pyruvátu.

CH3-CO-COOH + 4 NAD+ + FAD + ADP + Pi + 2 H2O → 3 CO2 + 4 NADH + 4 H+ + FADH2 + ATP


Jednotlivé reakce Krebsova cyklu[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]


Oxidace acetylových zbytků probíhá přes několik mezikroků.


1. Acetylový zbytek (2C) přenesen na oxalacetát (4C)
  • reakce katalyzovaná enzymem citrátsyntázou- vzniká citrát (6C)
  • nevratná – regulační reakce


2. Izomerace citrátu na isocitrát
  • přes akonitát, za katalýzy enzymem akonitát-hydratázou (akonitáza)
  • reakce volně reverzibilní


3. Oxidace izocitrátu na α−ketoglutarát
  • katalyzována enzymem isocitrátdehydrogenázou
  • oxidační dekarboxylace – oxidace −OH skupiny isocitrátu na ketoskupinu (vznik NADH + H+) za současného odštěpení jedné karboxylové skupiny ve formě CO2
  • nevratná – nejdůležitější regulační reakce


4. Oxidace α-ketoglutarátu na sukcinyl−CoA
  • katalyzována α-ketoglutarátdehydrogenázou (multienzymový komplex)
  • jde o oxidační dekarboxylaci – dochází k odštěpení další molekuly CO2
  • vznik NADH + H+
  • reakce nevratná a regulační


5. Přeměna sukcinyl−CoA na sukcinát a koenzym A
  • katalyzováno sukcinyl−CoA-ligázou
  • typická substrátová fosforylace
  • vratná reakce
  • vznik GTP, který může být přeměněn na ATP.


V dosavadních reakcích došlo ke kompletní oxidaci acetylového zbytku na 2 CO2 a oxalacetát byl redukován na sukcinát. Následující tři reakce regenerují oxaloacetát ze sukcinátu


6. Oxidace sukcinátu na fumarát
  • pomocí enzymu sukcinátdehydrogenázy (integrální protein ve vnitřní mitochondriální membráně, který je součástí dýchacího řetězce – komplex II)
  • kofaktorem je FAD – vzniká FADH2


7. Adice vody na dvojnou vazbu ve fumarátu za vzniku malátu
  • katalyzováno enzymem fumaráthydratázou (fumaráza)


8. Oxidace malátu na oxalacetát
  • pomocí enzymu maltátdehydrogenázy
  • vzniká NADH + H+
  • uzavíra Krebsův cyklus


Produkty Krebsova cyklu[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

V jedné otočce Krebsova cyklu vznikají 2 CO2, 3 NADH + H+, 1 FADH2 a 1 GTP (možno směnit za ATP).

Oxid uhličitý difunduje z mitochondrie a na konci je vyloučen v plicích. Redukované kofaktory (NADH + H+, FADH2) sytí dýchací řetězec, který následně tvoří ATP. Energetická bilance Krebsova cyklu (přímá tvorba GTP a vznik ATP v dýchacím řetězci) se pohybuje mezi 10-12 ATP na jednu molekulu acetyl−CoA. Situace je mnohem složitější a přesné číslo je problematické určit.


Doplňovací (anaplerotické) reakce[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Meziprodukty Krebsova cyklu se v mitochondrii vyskytují ve velmi malých množstvích. Na jedné straně vytvářejí anabolické dráhy hlavní odtok meziproduktů z Krebsova cyklu - například: sukcinyl−CoA → syntéza hemu, oxalacetát → glukoneogeneze. Na straně druhé dochází během oxidace acetylových zbytků k jejich konstantní regeneraci, a proto se jejich koncentrace udržují relativně stabilní v průběhu času. Reakce, které doplňují tyto ztráty meziproduktů Krebsova cyklu, se nazývají anaplerotické.

Karboxylace pyruvátu


1. Karboxylace pyruvátu
  • vznik oxaloacetátu
  • reakci katalyzuje enzym pyruvátkarboxyláza (kofaktorem je biotin - vitamin B7)
Pyruvát + CO2 + ATP → oxaloacetát + ADP + Pi


2. Vznik oxalacetátu a α−ketoglutarátu
Transaminace aspartát na oxalacetát
  • vznik z uhlíkatých koster aminokyselin
  • aspartát může být transaminován na oxaloacetát
  • glutamát na α−ketoglutarát


3. Vznik sukcinyl−CoA z propionyl−CoA
  • tvoří se během degradace mastných kyselin s lichým počtem C-atomů