 
2008 by nixon
1
1. Reakcje cyklu Krebsa i ich koenzymy
Cykl Krebsa (cykl kw. Cytrynowego) jest koocowym szlakiem utlenienia substratów energetycznych 
(aminokwasów, kw. Tłuszczowych i węglowodanów). Większośd tego paliwa wchodzi do cyklu w postaci acetylo-
CoA, który następnie jest poddawany szeregowi reakcji utlenienia i redukcji, w wyniku których grupa acetylowa 
zostaje utleniona do 2 cząsteczek CO
2
Ogólny schemat:
1) Acetylo-CoA (2C) po wejściu do cyklu kondensuje ze związkiem czterowęglowym (szczawiooctan)
tworząc kwas sześciowęglowy trikarboksylowy (cytrynian)
2) Izomer cytrynianu jest następnie oksydacyjnie dekarboksylowany do związku pięciowęglowego (alfa-
ketoglutaran)
3)  Związek 5C znowu ulega dekarboksylacji oksydacyjnej do 4C (bursztynian) 
4)  Bursztynian zostaje przekształcony spowrotem do szczawiooctanu 
C2
(acetyloCoA)
C6
(cytrynian)
C4
(szczawiooctan
)
NADH
CO2
NADH
FADH2
C5
GTP
(ketoglutaran)
NADH
CO2
C4
(bursztynian)
 
Ogólny bilans: 
- Dwa atomy węgla które wchodzą wychodzą w postaci 2CO
2
- Trzy jony hydroniowe (razem 6 elektronów) zostaje przerzuconych na 3 cz. NADH 
- Dwa atomy wodoru (czyli razem 2 elektrony) -----> FADH2 
 
Ogólna funkcja: 
- odbieranie wysokoenergetycznych elektronów z substratów energetycznych i przekazanie ich w postaci 
NADH, FADH2 do fosforylacji oksydacyjnej (sam cykl nie dostarcza ATP, dopiero fosforylacja 
oksydacyjna) 
CYKL KREBSA
FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA
acetyloCoA 
 
 
                                        2CO
2
 
 
          GTP + 8 elektronów 
               8 e 
 
    2O
2
Łaocuch
                         transportu 
4H
2
O Elektronów
 
Gradient protonowy (ok 36H
+
)
              36 H+ 
 
                        Syntaza ATP 
  9ADP 
   +Pi 
 
               9ATP 
 
2008 by nixon
2
Przekształcenie pirogronianu do acetyloCo-A przez kompleks
DEHYDROGENAZY PIROGRONIANOWEJ obecnej w mitochondriach
 
                       kinaza pirogronianowa                                                  Glikoliza... 
Pirogronian <------------------------------ fosfoenolopirogronian <------------------ Glukoza
               Kompleks  
             dehydrogenazy 
cetylo-CoA
SKŁAD KOMPLEKSU DEHYDROGENAZY
1)  Składnik E1 – o aktywności dehydrogenazy + grupa prostetyczna TPP 
2)  Składnik E2 – o aktywności acetylotransferazy dihydroliponianowej (+lipoamid) 
3)  Składnik E3 – o aktywności dehydrogenazy dihydroliponianowej (+FAD) 
 
ETAPY 
1)  Pirogronian łączy się z TPP i ulega dekarboksylacji (E1) 
2)  Grupa hydroksyetylowa połączona do TPP jest utleniana do grupy acylowej i jednocześnie przenoszona 
na lipoamid(kwas liponowy połączony z lizyną jakiegoś białka), który redukuje do formy 
dihydrosulfidowej i tworzy się acetylo-lipoamid– reakcja również katalizowana przez E1 
3)  Przeniesienie grupy acetylowej z acetylolipoamidu na CoA (E2)  
4)  Utlenienie formu dihydrosulfidowej lipoamidu przez E3 (z udziałem FAD a następnie FADH2 oddaje 
elektrony na NAD+ )
CYKL KREBSA
1) Kondensacja aldolowa szczawiooctanu i acetylo-CoA a następnie hydroliza powstałego cytrynyloCoA
 
 – reakcje katalizowane przez SYNTAZĘ CYTRYNIANOWĄ 
 
 
H
2
O CoA
szczawiooctan + acetyloCoA
cytrnynyloCoA
Cytrnynian
*dlaczego nie dochodzi do hydrolizy acetylo-CoA? Ze względu na wyłaściwości syntazy, który jest dimerem : 
  acetyloCoA nie połączy się z enzymem dopóki szczawiooctan nie zostanie związany z syntazą 
2) Izomeracja cytrynianu do izocytrynianu (cytrynian nie może ulec dekarboksylacji przez położenie grupy
OH przy trzecim węglu – w czasie izomeracji cytrynian ulega dehydratacji a następnie ponownej 
hydratacji, w rezultacie czego dochodzi do zmiany położenia grupy OH)  
 
– enzym AKONITAZA 
 
Cytrynian
cis-akonitan
izocytrynian
 
 
H
2
O
H
2
O
 
 
 
2008 by nixon
3
3) Utlenienie i dekarboksylacja izocytrynianu do α- ketoglutaranu
- enzym DEHYDROGENAZA IZOCYTRYNIANOWA
 
 
Izocytrynian
szczawiobursztynian
α ketoglutaran
 
NAD+    
NADH+H
H+
CO2
4) Dekarboksylacja oksydacyjna α ketoglutaranu do bursztynylo-CoA
Enzym: DEHYDROGENAZA α KETOGLUTAROWA- kompleks podobny do deh. pirogronianowej
- E1- dehydrogenaza α ketoglutarowa 
- E2 – bursztynylotransferaza 
- E3 – dehydrogenaza dihydroliponianowa 
α
Ketoglutaran + NAD + CoA ----------------- > bursztynyloCoA +Co2 + NADH
5) Rozerwanie wiązania tioestrowego w bursztynylo-CoA sprzężone z fosforylacją GDP
-enzym SYNTETAZA BURSZTYNYLO-CoA 
 
bursztynyloCoA + Pi + GDP --------------> Bursztynian + CoA + GTP
6) Regeneracja szczawiooctanu przez utlenianie bursztynianu
- grupa metylenowa (CH2) zostaje przekształcona w karbonylową (C=O) w trzech reakcjach:
a.  Utlenienie (DEHYDROGENAZA BURSZTYNIANOWA) 
b.  Uwodnienie (FUMARAZA) 
c.  Utlenienie (DEHYDROGENAZA JABŁCZANOWA) 
 
 
Bursztynian
Fumaran
Jabłczan
Szczawiooctan
FAD
FADH2
H2O
NAD
NADH+H
 
2008 by nixon
4
Koenzymy w cyklu Krebsa
1) Ryboflawina w formie FAD (dinukleotyd flawinoadeninowy)
– kofaktor:
a. dehydrogenazy bursztynianowej
2) Niacyna w formie NAD (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy)
– kofaktor:
a.   dehydrogenazy izocytrynianowej,  
b.   kompleksu dehydrogenazy ketoglutaranowej  
c.   
denydrogenazy jabłczanowej
3) Tiamina (B1) jako difosfotiamina jako koenzym w procesie dekarboksylacji
(dehydrogenaza ketoglutaranowa) 
 
4) Kwas pantotenowy
– jako część koenzymu A
2.Wewnątrzkomórkowa lokalizacja enzymów cyklu Krebsa
Wszystkie enzymy cyklu Krebsa zlokalizowane są w macierzy mitochondrialnej. 
Jedynym enzymem zlokalizowanym poza matrix jest ektoenzymem (związany z wewnętrzną błoną 
mitochondrialna)-dehydrogenaza bursztynianowa. 
 
Częśd enzymów cyklu Krebsa posiada swoje izoenzymy: 
1) Dehydrogenaza izocytrynianowa
Swoista względem NAD
+
, która znajduje się w mitochondriom, obecna w cyklu Krebsa
Dwie swoiste względem NADP
+
, jedna w mitochondrium, druga w cytozolu
2) Syntetaza sukcynylo-CoA
Izoenzym z cyklu Krebsa 
Izoenzym występujący w matrix, swoisty dla nukleotydow guaninowych, nie uczestniczy w cyklu Krebsa 
W tkankach pozawątrobowych: transferaza CoA sukcynylo-CoA:acetooctan przemiana sukcynylo-CoA 
w bursztynian sprzężona z przekształceniem acetooctanu w acetoacetylo-CoA  
 
2008 by nixon
5
3.Energetyka cyklu Krebsa
Enzym
Sposób wytworzenia energii
zysk ATP
Dehydrogenaza 
izocytrynianowa 
 
Utlenienie NADH w łaocuchu oddechowym
3
Kompleks dehydrogenazy 
ketoglutaranowej 
 
Utlenienie NADH w łaocuchu oddechowym
3
Syntetaza bursztynylo-CoA 
 
FOSFORYLACJA SUBSTRATOWA (GDP->GTP)
1
Dehydrogenaza 
bursztynianowa 
 
Utlenianie FADH2 w łaocuchu oddechowym
2
Dehydrogenaza jabłczanowa 
 
Utlenienie NADH w łaocuchu oddechowym
3
zysk
12
4.Reakcje anaplerotyczne (dopełniające) cyklu Krebsa
Reakcje anaplerotyczne to reakcje prowadzące do uzupełnienia intermediatów cyklu tak, by  cykl Krebsa nie 
został zatrzymany. Cykl kwasu cytrynowego dostarcza wiele intermediatów, które są wykorzystywane do wielu 
szlaków biosyntez, np.: sukcynylo-CoAporfiryny 
 
Ssaki nie posiadają enzymu, który mógłby przekształcid acetylo-CoA w dowolny intermedia cyklu Krebsa.  
Reakcje anaplerotyczne dzielą się na: 
1) Związane z asymilacja CO
2
w tkankach zwierzęcych:
Ka rboks ylaza pi rogronianowa
biotyna
a) Pirogronian + CO
2
+ ATP + H
2
O
szczawiooctan + ADP + Pi + H
+
Ka rboks ylaza pi rogronianowa
redukująca
b) Pirogronian + CO
2
+NADPH + H
+
jabłczan + NADP
+
+ H
+
c) Propionian + CO
2
+CoA + ATP + H
2
O
propionylo-CoA + ADP + Pi + H
+
                  
                                                          
i zomera za
sprzężona z B12
Metylomalonylo-CoA bursztynylo-CoA
  
 
ka rboks ykina za
PEP
d) Fosfoenolopirogronian + CO
2
+ IDP ITP + szczawiooctan
2) Reakcje związane z katabolizmem aminokwasów kooczące się określonym intermediatem dla CK
α-ketoglutaran
glutaminian, histydyna, prolina, glutamina, arginina
sukcynylo-CoA
izoleucyna, walina, metionina,
fumaran
tyrozyna, fenyloalanina
szczawiooctan
kwas asparaginowy
 
2008 by nixon
6
5.Amfiboliczny charakter cyklu Krebsa - znaczenie w katabolizmie i
anabolizmie
1)
WĘGLOWODANY
wszystkie ważniejsze metabolity cyklu są potencjalnie glukogenne (glukoneogeneza w 
wątrobie i nerce) 
GTP
GDP+CO
2
Szczawiooctan
fosfoenolopirogronian ---> glukoza
Karboksykinaza PEP
ADP+Pi
                                   Karboksylaza pirogronianowa 
ATP,HCO3- 
 
  Pirogronian  
 
 
NADH 
 
NAD+      
Dehydrogenaza mleczanowa
 
   mleczan 
2) AMINOKWASY: 
       
W reakcjach katalizowanych przez aminotransferazy powstają:
Alanina <------------> pirogronian
Asparaginian <----------> szczawiooctan
Glutaminian <------------> ketoglutaran
Reakcje są odwracalne, dlatego cykl może służyć do syntezy szkieletów węglowych 
aminokwasów endogennych 
3)
TŁUSZCZE:
AcetyloCoA utworzony z pirogronianu stanowi podstawowy element do syntezy kwasów 
tłuszczowych. 
AcetyloCoA nie może przechodzić przez błonę mitochondrialną do cytozolu gdzie odbywa się 
synteza kw. Tłuszczowych, więc musi zostać przekształcony do cytrynianu, który może 
dyfundować do cytoplazmy a następnie zostaje przekształcony w acetylo CoA 
LIAZA ATP:cytrynianowa
Cytrynian + ATP + CoA
Cytrynian
AcetyloCoA + szczawiooctan + ADP + Pi
acetyloCoA
 
2008 by nixon
7
 
 
 
6. Regulacja cyklu Krebsa
 
 
Głównymi punktami kontroli są enzymy allosteryczne, dehydrogenaza izocytrynianowa i dehydrogenaza 
ketoglutarowa oraz dehydrogenaza pirogronianwa (żeby cykl mógł zajśd musi byd CoA) 
 
0) 
dehydrogenaza Pirogronianowa
(aktywna w formie NIEufosforylowanej)
 
Inhibitory: 
- Kinaza aktywowana: 
                     ATP, 
                     AcetyloCoA, 
                     NADH 
- bezpośrednio reakcję hamują:  
                     NADH i acetyloCoA 
-aktywatory fosfatazy: jony Ca
2+
 
aktywatory 
- inhibitory kinazy:
                                  pirogronian,  
                                  CoA,  
                                 NAD+ 
                                 ADP 
 
                                                                             pirogronian 
                                                               CoA                        NAD+ 
 
 
dehydrogenaza            - 
nieaktywna                                 forma aktywna 
                                  kinaza 
                           + 
 
 
                                           NADH+H 
                                                                Co2 
                                                                              AcetyloCoA 
 
2008 by nixon
8
 
1) 
Dehydrogenaza izocytrynianowa
 
Aktywatory: 
stymulacja allosteryczna przez ADP (zwiększa powinowactwo do substratu)
Inhibitory:
NADH,  
ATP 
 
2) 
dehydrogenaza ketoglutarowa
Inhibitory:
NADH,  
ATP,  
bursztynylo-CoA 
INHIBITORY: 
 
Cytryniancis-akonitan (fluorooctan w postaci fluoroacetylo-CoA kondensuje ze szczawiooctanem tworząc 
fluorocytrynian hamujący akonitazę)  
α-ketoglutaransukcynylo-CoA (arsenin)
bursztynianfumaran (malonian)
szczawiooctan hamuje kompetycyjnie dehydrogenazę bursztynianową
hipoksja, anoksja
Cykl przebiega szybciej gdy poziom energii w komórce jest niski (duze stężenie ADP, małe ATP i NADH), a 
zwalnia, gdy dochodzi do akumulacji ATP (też NADH, bursztynylo-CoA, cytrynianu)