Cykl
Cykl
Krebsa
Krebsa
i jego regulacja
i jego regulacja
Tadeusz Pietrucha
Pracownia Biotechnologii Medycznej
Zakład Biochemii
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Cykl
Cykl
Krebsa
Krebsa
–
–
opis zagadnienia
opis zagadnienia
Cykl Krebsa, zwany także Cyklem Kwasu
Cytrynowego lub Cyklem Kwasów Trójkarboksylowych
jest końcowym, wspólnym szlakiem utleniania
cząsteczek będących źródłem energii dla organizmu,
takich jak białka (aminokwasy), kwasy tłuszczowe,
węglowodany.
Jest ciągiem reakcji zachodzących w mitochondriach,
w wyniku których reszty acylowe ulegają
katabolizmowi z uwolnieniem równoważników
wodorowych.
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Lokalizacja cyklu
Lokalizacja cyklu
Krebsa
Krebsa
w kom
w kom
ó
ó
rce
rce
Miotochondrium
Macierz
mitochondrialna
Zewnętrzna
błona mitochndrialna
Wewnętrzna
błona mitochondrialna
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Funkcje cyklu
Funkcje cyklu
Krebsa
Krebsa
z
Dostarcza równoważników redukujących
zamienianych na energię magazynowaną w
ATP w łańcuchu oddechowym
z
Dostarcza energii w postaci GTP
z
Dostarcza ważnych prekursorów do syntezy
innych cząsteczek
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Lokalizacja cyklu
Lokalizacja cyklu
Krebsa
Krebsa
na szlakach
na szlakach
metabolizmu kom
metabolizmu kom
ó
ó
rkowego
rkowego
Węglowodany
Tłuszcze
Białka
Cukry proste (glukoza)
Kwasy tłuszczowe
Aminokwasy
Acetylo-CoA
Cykl
Krebsa
2CO
2
(4) 2H
+
+ 2e
-
ATP
GTP
Katabolizm
Trawienie
i wchłanianie
np. alanina, seryna
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Ź
Ź
r
r
ó
ó
d
d
ł
ł
a
a
acetylo
acetylo
-
-
CoA
CoA
Węglowodany
Tłuszcze
Białka
Acetylo-CoA
Cukry proste (glukoza)
Kwasy tłuszczowe
Aminokwasy
Lipoliza
Proteoliza
1. Trawienie
węglowodanów,
2. Glikogenoliza
Beta
oksydacja
Deaminacja
i oksydacja
Pirogronian
Glikoliza
Dekarboksylacja
oksydacyjna
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Struktura
Struktura
acetylo
acetylo
-
-
CoA
CoA
Adenina
3’fosfo ryboza
Pirofosforan
Grupa acetylowa
Kwas
patoinowy
Beta alanina
Merkaptoetanoloamina
Kwas pantoinowy
+ beta alanina
= kwas pantotenowy
(witamina B
5
)
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Dekarboksylacja
Dekarboksylacja
oksydacyjna
oksydacyjna
pirogronianu
pirogronianu
Pirogronian +
NAD
+
+ CoASH
Acetylo-CoA + NADH + H
+
+ CO
2
Kompleks dehydrogenazy
pirogronianowej
Reakcja sumaryczna:
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Sk
Sk
ł
ł
ad kompleksu
ad kompleksu
dehydrogenazy
dehydrogenazy
pirogronianowej
pirogronianowej
z
Dehydrogenaza
pirogronianowa
z
Acetylotransferaza
dihydrolipoamidowa
z
Dehydrogenaza
dihydrolipoamidowa
Difosfotiamina
(witamina B
1
)
Kwas liponowy
FAD – dinukleotyd
flawino-adeninowy
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Kompleks
Kompleks
dehydrogenazy
dehydrogenazy
pirogronianowej
pirogronianowej
–
–
reakcje
reakcje
pirogronian
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Kompleks
Kompleks
dehydrogenzy
dehydrogenzy
pirogronianowej
pirogronianowej
–
–
reakcje c. d.
reakcje c. d.
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Reakcje kompleksu
Reakcje kompleksu
dehydrogenzy
dehydrogenzy
pirogronianowej
pirogronianowej
-
-
podsumowanie
podsumowanie
1.
Pirogronian przy udziale dehydrogenzy
pirogronianowej ulega dekarboksylacji do
hydroksyetylowej pochodnej pierścienia tiazolowego
difosfotiaminy
2.
Pochodna ta reaguje z utlenionym lipoamidem
bedącym grupa prostetyczna drugiego enzymu
tworzącego kompleks – acetylotransferazy
dihydrolipoamidowej. Acetylolipoamid reaguje z
CoA-SH, tworząc acetylo-CoA i zredukowany
dihydrolipoamid
3.
Zredukowany lipoamid jest ponownie utleniony przez
dehydrogenazę dihydrolipoamidową zawierająca
FAD
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Dehydrogenza
Dehydrogenza
pirogronianowej
pirogronianowej
-
-
regulacja
regulacja
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Niedob
Niedob
ó
ó
r
r
dehydrogenazy
dehydrogenazy
pirogronianowej
pirogronianowej
z
Wykrywany jest u dzieci
z
Wykazują one wysoki poziom kwasu
mlekowego, pirogronianu i alaniny
z
Powoduje on rozległe defekty neurologiczne
i w efekcie śmierć
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Cykl
Cykl
Krebsa
Krebsa
-
-
schemat
schemat
CoA-SH
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Bilans energetyczny
Bilans energetyczny
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
I
I
(dehydrogenaza
izocytrynianowa)
(kompleks dehydrogenazy
alfa-ketoglutaranowej)
(syntetaza sukcynylo-CoA)
(dehydrogenaza bursztynianowa)
(dehydrogenaza jabłczanowa)
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Bilans energetyczny
Bilans energetyczny
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
II
II
2
Utlenianie FADH
2
w łańcuchu oddechowym
12
Razem:
1
Fosforylacja substratowa
9 (3 x 3)
Utlenianie 3 cząsteczek NADH w łańcuchu
oddechowym
Liczba utworzonych
cząsteczek ATP
Sposób wytwarzania energii
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Kliniczne aspekty
Kliniczne aspekty
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
z
Niedobór enzymów CK występuje niezwykle
rzadko
z
Wykryto kilka przypadków niedoboru
fumarazy (zarówno w mitochondriach jak
i cytozolu komórek)
z
Wkrótce po urodzeniu obserwuje się rozległe
neurologiczne uszkodzenia,
encefalomiopatię, dystomię
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Udzia
Udzia
ł
ł
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
w
w
procesach biosyntezy
procesach biosyntezy
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Reakcje
Reakcje
anaplerotyczne
anaplerotyczne
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
Szczawiooctan + GTP
Fosfoenolopirogronian + CO
2
+ GDP
Karboksylaza
fosfoenolopirogronianowa
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Reakcje
Reakcje
anaplerotyczne
anaplerotyczne
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
c.d.
c.d.
Asparaginian + Pirogronian
Szczawiooctan + Alanina
Aminotansferaza
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Reakcje
Reakcje
anaplerotyczne
anaplerotyczne
cyklu
cyklu
Krebsa
Krebsa
c.d.
c.d.
Glutaminian + Pirogronian
aminotransferaza
Alfa-ketoglutaran + Alanina
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Regulacja cyklu
Regulacja cyklu
Krebsa
Krebsa
____________________________
Cykl Krebsa i jego regulacja
Literatura
Literatura
z
Murray R.K., Granner D.K., Mayers P.A., Rodwell V.W. Biochemia
Harpera, Warszawa 2002, PZWL, str. 228-236, 243-247
z
Bańkowski E. Biochemia. Podręcznik dla studentów uczelni
medycznych. Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław,
2004; str. 145 – 153
z
Devlin T.M., ed. Biochemistry, fith edition, Wiley-Liss 2002, str.
547-561
z
Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; and Stryer, Lubert.
Biochemistry, W. H. Freeman and Co.; 2002
.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=stryer.TOC&depth
=2