Końcowy etap utleniania węglowodanów, aminokwasów i kwasów 
tłuszczowych, ściśle powiązany z łańcuchem oddechowym. Zachodzi 
wyłącznie w warunkach tlenowych.

CYKL KREBSA

CYKL KREBSA

 

 

LOKALIZACJA –

matrix mitochondrium

FUNKCJE

• rozkłada acetyloCoA 

powstający podczas 

katabolizmu 

węglowodanów, 

lipidów, białek

• dostarcza 

równoważników 

redukcyjnych – 

NADH+H

+

 i FADH

2

 

zamienianych na ATP 

w ŁO oraz GTP (=ATP)

• dostarcza substratów 

do procesów syntezy 

różnych związków (np. 

glukozy, hemu, 

kwasów tłuszczowych)

AcetyloCoA

Fumaran

CO

2

 

CO

2

 

GTP

 

NAD

+

 

NAD

+

 

NAD

+

 

FAD

3 NADH + H

+

 

FADH

2

 

fosforylacja oksydacyjna

AA

AA

Glukoza

Cytrynian

Izocytrynian

α

ketoglutaran

BursztynyloCoA

Bursztynian

Jabłczan

Szczawiooctan

AA

 

 

ŁAŃCUCH ODDECHOWY

1.

Reduktaza NADH/CoQ
FMN, Fe-S

2.

koenzym Q

1.

Reduktaza cytochromowa
cytochrom b – hem b
cytochrom c

1 

– hem c

1

 

Fe-S

4.

Cytochrom c (hem c)

1.

Oksydaza cytochromowa
hem a

1

 z Fe

+3

, Cu

+2

,

hem a

3

 z Fe

+3

, Cu

+2

,

 

6.

tlen

1.

Dehydrogenaza 

bursztynianowa
FAD, Fe-S

1

1

7

7

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

 

 

ŁAŃCUCH ODDECHOWY

Jabłczan (dehydrogenaza jabłczanowa)

Jabłczan (dehydrogenaza jabłczanowa)

Izocytrynian (dehydrogenaza izocytrynianowa)

Izocytrynian (dehydrogenaza izocytrynianowa)

Glutaminian (dehydrogenaza glutaminianowa)

Glutaminian (dehydrogenaza glutaminianowa)

β

β

-hydroksyacyloCoA (dehydrogenaza 

-hydroksyacyloCoA (dehydrogenaza 

β

β

-hydroksyacyloCoA)

-hydroksyacyloCoA)

β

β

-hydroksymaślan (dehydrogenaza 

-hydroksymaślan (dehydrogenaza 

β

β

-hydroksymaślanowa)

-hydroksymaślanowa)

dihydroliponian (dehydrogenaza dihydroliponianowa)

dihydroliponian (dehydrogenaza dihydroliponianowa)

 

 

ŁAŃCUCH ODDECHOWY

Glicerolo-3-fosforan (dehydrogenaza glicerolo-3-fosforanowa)

Glicerolo-3-fosforan (dehydrogenaza glicerolo-3-fosforanowa)

AcyloCoA (dehydrogenaza acyloCoA)

AcyloCoA (dehydrogenaza acyloCoA)

 

 

SYNTAZA ATP

SYNTAZA ATP

ADP + P

ADP + P

i

i

               ATP  +  H

               ATP  +  H

2

2

O

O

Proces syntezy ATP zachodzący w wyniku 

Proces syntezy ATP zachodzący w wyniku 

przeniesienia elektronów z NADH i FADH

przeniesienia elektronów z NADH i FADH

2

2

 na 

 na 

O

O

2

2

 przez szereg przenośników elektronów 

 przez szereg przenośników elektronów 

(łańcuch oddechowy) nazywa się 

(łańcuch oddechowy) nazywa się 

FOSFORYLACJĄ OKSYDACYJNĄ.

FOSFORYLACJĄ OKSYDACYJNĄ.

Produktem końcowym ŁO jest H

Produktem końcowym ŁO jest H

2

2

O

O

               

               

2 H

2 H

2

2

  +  O

  +  O

2

2

                H

                H

2

2

O

O

martiks

martiks

Pirogronian

Pirogronian

 

 

FOSFORYLACJA SUBSTRATOWA

Fosforylacja substratowa

 jest to synteza ATP z wykorzystaniem 

energii zawartej w niektórych związkach wysokoenergetycznych.
• reszty fosforanowe 3 związków (fosfoenolopirogronian, 1,3-

bisfosfoglicerynian, fosfokreatyna) mają energię wiązania 

wystarczającą by mogły zostać przeniesione na ADP.

                X ~ P   +   ADP                 Y   +   ATP

• rozpad wiązania w związku wysokoenergetycznym 

(bursztynyloCoA) wyzwala energię wystarczającą do syntezy ATP z 

ADP i P

i

               X ~ P    +   GTP  +  P

i

                    Y   +   GTP

                            
                          GTP  +  ADP          GDP  +  ATP

 

 

ŹRÓDŁA ACETYLOCoA

cukry proste

(glukoza)

acetyloCoA

aminokwasy

kwasy tłuszczowe

              + glicerol

białka

tłuszcze

węglowodany

pirogronian

             

O

            //
CH

3

 ─ C ~ SCoA

lipoliza

deaminacja,
oksydacja

β

-oksydacja

glikoliza

glikogenoliza

proteoliza

oksydacyjna
dekarboksylacja

trawienie

trawienie

ciała ketonowe

aminokwasy

 

 

OKSYDACYJNA DEKARBOKSYLACJA 

α

-KETOKWASÓW

COO

-

 |
C = O

 |
CH

3

COO

-

 |
C = O

 |
CH

2

 |
CH

2

 |
COO

-

COO

-

 |
C = O

 |
CH

2

 |
CH

3

COO

-

 |
CH

2

 |

C = O

 |
CH

3

PIROGRONIAN

α

-KETOGLUTARAN

α

-KETOMASLAN

ACETOOCTAN

α

 - ketokwasy

β

 - ketokwas

 

 

OKSYDACYJNA 

DEKARBOKSYLACJA

PIROGRONIANU

 enzym 

dekarboksylującylub 

dehydrogenaza 

pirogronianowa 

witamina B

1

, 

TPP

 acetylotransferaza 

dihydroliponianowa 

kwas liponowy, 

lipoamid, 

B

5

, 

HSCoA

  

 dehydrogenaza 

dihydroliponianowa 

B

2

,  

FAD, 

PP,

 NAD

+

pirogronian + NAD

+

 + HSCoA

acetyloCoA + NADH+H

+

 + CO

2

KOMPLEKS
DEHYDROGENAZY
PIROGRONIANOWEJ

FADH

2 

 +  NAD

+

  

→

  FAD  +  NADH + H

+

 

 

WITAMINY i KOENZYMY BIORĄCE UDZIAŁ W 

OKSYDACYJNEJ DEKARBOKSYLACJI 

α

-

KETOKWASÓW

• TPP (pirofosforan 

tiaminy

witamina B

1

, tiamina

• lipoamid

kwas liponowy, wit B

7

• koenzym A

B

5

, kwas pantotenowy

• FAD

B

2

, ryboflawina

• NAD

B

3

, PP, niacyna

TTP

Lipoamid

 

 

Kompleks wieloenzymatyczny 

– dehydrogenaza 

α

-ketokwasów (3 typy)

        O       
        ||
R ─ C ─ COO

-

FAD

NAD

+

NADH+H

+

zredukowany
lipoamid
         SH
    L 
         SH

utleniony lipoamid
               S
       L       
               S

FADH

2

hydroksyetyloTPP
       OH
        |
R ─ C ─ TPP

CO

2

HSCoA

       O
       ||
R ─ C ~ CoA

acetylo-

lipoamid

TPP

1

2

3

dehydrogenaza

pirogronianowa

acetylotransferaza

dihydroliponianowa

dehydrogenaza

dihydro-

liponianowa

 

 

REGULACJA DEHYDROGENAZY PIROGRONIANOWEJ

• AcetyloCoA i NADH+H

+

 są również allosterycznymi inhibitorami 

nieufosforylowanej (aktywnej) formy dehydrogenazy 
pirogronianowej.

kompleks 

dehydrogenazy 

pirogronianowej

AKTYWNA

─

P

─

AcetyloCoA

NADH

Pirogronian

kompleks 

dehydrogenazy

pirogronianowej

NIEAKTYWNA

+

+

kinaza białkowa

HSCoA
pirogronian
NAD

+

ATP
acetyloCoA
NADH

ATP

ADP

Ca

2+

 

fosfataza białkowa

H

2

O

P

i

 

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

COO

-

 |
C = O
 |
CH

2

 |
COO

-

          COO

-

           |
          CH

2

                

|

HO ─ C ─ COO

-

           |
          CH

2

           |
          COO

-

          COO

-

           |
          CH

2

                

|

HO ─ C ─ COO

-

           |
          CH

2

           |
          C = O
           |
          SCoA

             O
             //
CH

3

 ─ C ~ SCoA

HSCoA

Enzym:

SYNTAZA CYTRYNIANOWA

SYNTAZA CYTRYNIANOWA

klasa IV (liazy)

klasa IV (liazy)

Typ reakcji:

KONDENSACJA

KONDENSACJA

reakcja nieodwracalna

reakcja nieodwracalna

enzym regulatorowy

enzym regulatorowy

+ H

2

O

1

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

  COO

-

   |
  CH

2

    

|

  C ─ COO

-

   ||
  CH
   |
  COO

-

  

Enzym:

AKONITAZA (HYDRATAZA 

AKONITAZA (HYDRATAZA 

cisAKONITANOWA)

cisAKONITANOWA)

klasa IV (liazy)

klasa IV (liazy)

Typ reakcji:

DEHYDRATACJA/HYDRATACJA

DEHYDRATACJA/HYDRATACJA

reakcja odwracalna

reakcja odwracalna

białko zawierajace Fe-S

białko zawierajace Fe-S

+ H

2

O

- H

2

O

          COO

-

           |
          CH

2

                

|

HO ─ C ─ COO

-

           |
          CH

2

           |
          COO

-

            COO

-

             |
            CH

2

                  

| 

         HC ─ COO

-

             |
  HO ─ CH
             |
            COO

-

  

2

2

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

Enzym:

DEHYDROGENAZA

DEHYDROGENAZA

IZOCYTRYNIANOWA

IZOCYTRYNIANOWA

klasa I (oksydoreduktazy)

klasa I (oksydoreduktazy)

Typ reakcji:

UTLENIANIE i DEKARBOKSYLACJA

UTLENIANIE i DEKARBOKSYLACJA

reakcja nieodwracalna

reakcja nieodwracalna

izoenzymy 

izoenzymy 

enzym regulatorowy

enzym regulatorowy

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

         HC ─ COO

-

             |
  HO ─ CH
             |
            COO

-

  

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

         HC ─ 

COO

-

             |
     

O =

 CH

             |
            COO

-

  

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

            CH

2

             |
     O = CH
             |
            COO

-

  

CO

2

 

NAD

+

NADH+H

+

3

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

Enzym:

KOMPLEKS DEHYDROGENAZY

KOMPLEKS DEHYDROGENAZY

α

α

-KETOGLUTARANOWEJ

-KETOGLUTARANOWEJ

klasa I (oksydoreduktazy)

klasa I (oksydoreduktazy)

Typ reakcji:

UTLENIANIE i DEKARBOKSYLACJA

UTLENIANIE i DEKARBOKSYLACJA

reakcja nieodwracalna

reakcja nieodwracalna

enzym regulatorowy

enzym regulatorowy

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

            CH

2

 

             |
            C ~ SCoA
             ||
             O
  

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

            CH

2

             |
     O = CH
             |
            COO

-

  

CO

2

 

NAD

+

,   HSCoA

NADH+H

+

4

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

Enzym:

SYNTETAZA BURSZTYNYLOCoA

SYNTETAZA BURSZTYNYLOCoA

klasa VI (syntetazy)

klasa VI (syntetazy)

Typ reakcji:

FOSFORYLACJA SUBSTRATOWA

FOSFORYLACJA SUBSTRATOWA

reakcja odwracalna

reakcja odwracalna

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

            CH

2

 

             |
            C ~ SCoA
             ||
             O
  

GDP + P

i

 

GTP

HSCoA

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

            CH

2

 

             |
            COO

-

             
  

5

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

Enzym:

DEHYDROGENAZA 

DEHYDROGENAZA 

BURSZTYNIANOWA

BURSZTYNIANOWA

klasa I (oksydoreduktazy)

klasa I (oksydoreduktazy)

Typ reakcji:

UTLENIANIE

UTLENIANIE

jest częścią błony mitochondrialnej

jest częścią błony mitochondrialnej

reakcja odwracalna

reakcja odwracalna

białko zawierające Fe-S

białko zawierające Fe-S

FAD 

FADH

2

 

            COO

-

             |
            CH

2

                  

|

            CH

2

 

             |
            COO

-

             
  

            COO

-

             |
            CH

                  

||

            CH
             |
            COO

-

             
  

6

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

Enzym:

HYDRATAZA FUMARANOWA 

HYDRATAZA FUMARANOWA 

(FUMARAZA)

(FUMARAZA)

klasa IV (liazy)

klasa IV (liazy)

Typ reakcji:

HYDRATACJA

HYDRATACJA

reakcja odwracalna

reakcja odwracalna

H

2

O 

            COO

-

             |
         HC ─ OH

                  

|

            CH

2

             |
            COO

-

             
  

            COO

-

             |
            CH

                  

||

            CH
             |
            COO

-

             
  

7

 

 

REAKCJE CYKLU KREBSA

Enzym:

DEHYDROGENAZA 

DEHYDROGENAZA 

JABŁCZANOWA

JABŁCZANOWA

klasa I (oksydoreduktazy)

klasa I (oksydoreduktazy)

Typ reakcji:

UTLENIANIE

UTLENIANIE

reakcja odwracalna

reakcja odwracalna

NAD

+

 

NADH+H

+

            COO

-

             |
         HC ─ OH

                  

|

            CH

2

 

             |
            COO

-

             
  

            COO

-

             |
            C = O

                  

|

            CH

2

             |
            COO

-

             
  

8

 

 

BILANS ENERGETYCZNY CYKLU KREBSA

• 3 NADH + H

+

 

×

 3 ATP = 9 

ATP

• 1 FADH

2

     

×

 2 ATP = 2 

ATP

• 1 GTP (FS)    = 1 ATP = 1 

ATP

    

       = 

12 ATP

z jednej cząsteczki acetyloCoA

GTP  +  ADP  

GTP  +  ADP  

↔

↔

  GDP  +  ATP  

  GDP  +  ATP  

   

   

enzym: kinaza difosfonukleozydowa 

enzym: kinaza difosfonukleozydowa 

 

 

REGULACJA CYKLU KREBSA

1.

SYNTAZA CYTRYNIANOWA
- enzym allosteryczny

(+) Ca

2+

, ADP

(─) ATP, NADH, acyloCoA, 
bursztynyloCoA

2.

DEHYDROGENAZA 
IZOCYTRYNIANOWA

  

- enzym allosteryczny

(+) ADP, Ca

2+

(─) ATP, NADH 

3.

DEHYDROGENAZA 

α

KETOGLUTARANOWA

- aktywny nieufosforylowany

(+) Ca

2+

(─) ATP, GTP, NADH, 
bursztynyloCoA

1

1

2

2

3

3

INHIBITORY:
fluorooctan 

- hamuje akonitazę

malonian

- inhibitor kompetycyjny 

dehydrogenazy  bursztynianowej

arszenik

- hamuje enzymy współdziałające z 

kwasem liponowym – kompleksy 
katalizujące oksydacyjną 
dekarboksylację pirogronianu i 

α

-

ketoglutaranu

 

 

POWIĄZANIA CYKLU KREBSA Z INNYMI SZLAKAMI 

METABOLICZNYMI

Niektóre  szlaki  metaboliczne  kończą  się  na  metabolicie  cyklu  Krebsa  a 
niektóre wywodzą się z tego cyklu. Szczególne znaczenie odgrywa w wątrobie 
gdzie  nazywany  jest  „cyklem  otwartym”:  w  czasie  sytości  (

↑

 węglowodanów) 

przeważa  udział  cyklu  w  procesie  lipogenezy,  w  tworzeniu  aminokwasów,  w 
czasie  głodu  (

↓

 węglowodanów)  w  procesie  glukoneogenezy.  Prawie 

wszystkie  metabolity  cyklu  Krebsa  są  potencjalnie  glukogenne  (najbardziej 
szczawiooctan),  ponadto  niektóre  aminokwasy  są  glukogenne  dzięki 
możliwości przekształcenia ich w metabolit cyklu Krebsa lub w pirogronian. 

Cykl Krebsa powiązany jest z następującymi przemianami:

 glukoneogeneza (ze szczawiooctanu, pirogronianu, aminokwasów)
 synteza niektórych aminokwasów
 synteza hemu 
 synteza ciał ketonowych
 synteza kwasów tłuszczowych
 synteza neurotransmiterów (mózg)
 cykl mocznikowy

 

 

POWIĄZANIA CYKLU KREBSA Z INNYMI SZLAKAMI 

METABOLICZNYMI

Pirogronian

Pirogronian

AcetyloCoA

AcetyloCoA

Cytrynian

Cytrynian

α

α

-ketoglutaran

-ketoglutaran

bursztynyloCoA

bursztynyloCoA

fumaran

fumaran

szczawiooctan

szczawiooctan

Synteza kwasów

Synteza kwasów

tłuszczowych,

tłuszczowych,

Regulator 

Regulator 

metabolizmu

metabolizmu

węglowodanów

węglowodanów

Aminokwasy

Aminokwasy

Neurotransmitery

Neurotransmitery

Synteza hemu,

Synteza hemu,

porfiryny

porfiryny

Glukoza

Glukoza

Aminokwasy

Aminokwasy

Cykl mocznikowy

Cykl mocznikowy

 

 

POWIĄZANIA CYKLU KREBSA Z CYKLEM 

MOCZNIKOWYM

Liaza arginino-
bursztynianowa

Szczawiooctan

Szczawiooctan

Jabłczan

Jabłczan

Fumaran

Fumaran

Asparaginian

Asparaginian

α

α

-ketokwas

-ketokwas

amino

amino

kwas

kwas

Karbamoilofosforan

Karbamoilofosforan

Ornityna

Ornityna

mocznik

mocznik

Cytrulina

Cytrulina

Arginino-

Arginino-

bursztynian

bursztynian

Arginina

Arginina

CK

CK

 

 

REAKCJE ANAPLEROTYCZNE CYKLU KREBSA

Reakcje  w  których  powstają  metabolity  cyklu,  nie  będące 

reakcjami  cyklu.  Usunięcie  któregokolwiek  metabolitu 

powoduje  spadek  ilości  szczawiooctanu  potrzebnego  do 

kondensacji z acetyloCoA.

1.

1.

COO

COO

-

-

 

 

|

|

 

 

C = O

C = O

 

 

|

|

CH

CH

3

3

CO

CO

2

2

, ATP

, ATP

ADP, P

ADP, P

i

i

COO

COO

-

-

 

 

|

|

C = O

C = O

 

 

|

|

 

 

CH

CH

2

2

 

 

|

|

COO

COO

-

-

biotyna (wit.H), Mg

biotyna (wit.H), Mg

2+

2+

ENZYM

ENZYM

KARBOKSYLAZA 

KARBOKSYLAZA 

PIROGRONIANOWA

PIROGRONIANOWA

(+) acetyloCoA

(+) acetyloCoA

(

(

─) acyloCoA

─) acyloCoA

największa aktywność w wątrobie 

największa aktywność w wątrobie 

ze względu na glukoneogenezę

ze względu na glukoneogenezę

Brak lub niedostatek karboksylazy 

Brak lub niedostatek karboksylazy 

pirogronianowej 

prowadzi 

do 

pirogronianowej 

prowadzi 

do 

kwasicy  mleczanowej,  uszkodzeń 

kwasicy  mleczanowej,  uszkodzeń 

mózgu i śmierci podobnie jak brak 

mózgu i śmierci podobnie jak brak 

dehydrogenazy  pirogronianowej. 

dehydrogenazy  pirogronianowej. 

Dodatkowo brak syntezy glukozy z 

Dodatkowo brak syntezy glukozy z 

alaniny, seryny, mleczanu

alaniny, seryny, mleczanu

 

 

REAKCJE ANAPLEROTYCZNE CYKLU KREBSA

2

2

. Przekształcanie alaniny w metabolit cyklu Krebsa przy udziale  

. Przekształcanie alaniny w metabolit cyklu Krebsa przy udziale  

aminotransferazy.

aminotransferazy.

   

   

COO

COO

-

-

    

    

|

|

HC ─ NH

HC ─ NH

2

2

    

    

|

|

   

   

CH

CH

2

2

    

    

|

|

   

   

CH

CH

2

2

    

    

|

|

   

   

COO

COO

-

-

+

+

COO

COO

-

-

 

 

|

|

C = O

C = O

 

 

|

|

CH

CH

3

3

   

   COO

COO

-

-

    

    

|

|

   

   

C = O

C = O

    

    

|

|

   

   

CH

CH

2

2

    

    

|

|

   

   

CH

CH

2

2

    

    

|

|

   

   

COO

COO

-

-

   

   

COO

COO

-

-

    

    

|

|

HC ─ NH

HC ─ NH

2

2

    

    

|

|

   

   

CH

CH

3

3

+

+

AMINOTRANSFERAZA

AMINOTRANSFERAZA

ALANINOWA

ALANINOWA

 

 

REAKCJE ANAPLEROTYCZNE CYKLU KREBSA cd.

3.

Karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa

PEP + GDP                      

Szczawioctan

 + CO

2

 + GTP

4.

mutaza metylomalonyloCoA

5.

liaza argininobursztynianowa

arginina                               

fumaran

   +   mocznik

metylomalonyloCoA                       

metylomalonyloCoA                       bursztynyloCoA

bursztynyloCoA