13. CYKL KREBSA I JEGO ROLA
Końcowymi produktami utleniania białek, aminokw, węglowodanów i tłuszczów są CO2 i H2O – wydalane przez organizm. Organizm pozbywa się w ten sposób niepotrzebnych zw organ, zdobywając równocześnie energię ze spalania tych związków.
Woda powstaję przy przenoszeniu protonów i elektronów na tlen, w tzw. łańcuchu oddechowym.CO2 wytwarza się w ścisłym powiązaniu z przemianami kw organicznych – przez dekarboksylację ketokwasów. Jeśli są to β- ketokwasy to proces nie jest enzymatyczny, w przypadku α- ketokwasów zachodzi proces enzymatyczny (dekarboksylacja oksydacyjna)
Jakie kw organ mogą występować w organizmach żywych? W tkankach zwierzęcych- są to niewielkie ilości, rośliny zdolne są do gromadzenia , w owocach i liściach, dużych ilości kw szczawiowego, cytrynowego, izocytrynowego, jabłkowego, α- ketoglutarowego, bursztynowego, winowego i fumarowego. Rola kw w komórce polega m.in. na tworzeniu systemów buforowych, przeciwdziałających zmianom pH w komórce. Rola niektórych kw jest specyficzna – biorą udział w cyklicznej przemianie prowadzącej do rozkładu dwuwęglanowej jednostki – acetylo-CoA.
Jest to tzw. CYKL KREBSA lub CYKL KW TRIKARBOKSYLOWYCH lub CYKL KW CYTRYNOWEGO.
Acetolo- CoA jest uniwersalna jednostka dwuwęglową powsajacą w wyniku rozkładu białek, cukrowców i kw tłuszczowych. W przypadku białek i cukrowców acetylo-CoA powstaje przez oksydacyjną dekarboksylację pirogronianu; w rozkładzie kw tłuszczowych – w procesie β-oksydacji.
W cyklu Krebsa w czasie rozkładu 1 cząsteczki acetylo-CoA powstają 2 cz CO2 i zachodzi czterokrotnie odwodorowywanie, w wyniku czego powstają 3 cz zredukowanego NAD i 1 cz zredukowanego FAD.
Regeneracja tych związków zachodzi w łańcuchu odechowym i prowadzi do powstania wody i zw makroergicznego –ATP. Przeniesienie wodorów z 1 cz NADH na tlen w łańcuchu oddech pozwala na powstanie 3 cz ATP; a przeniesienie wodorów z FADH2 – powoduje powstanie 2 cz ATP. Zatem z rozkładu 1 cz acetylo-CoA powstają 9+2=11 cz ATP. Ale w cyklu Krebsa wytwarza się 1 cz GTP (równoważna cz ATP) zatem w końcowym efekcie przemiana 1 cz acetylo-CoA pozwala zmagazynować energię chem w 12 cz ATP.
ROLA CYKLU KREBSA:
1)Rozkład dwuwęglowych fragmentów (acetylo-CoA) do CO2 i H2O (przez łańcuch oddech). Ponieważ acetylo-CoA powstaje przy rozpadzie białek, cukrowców i tłuszczów , cykl Krebsa jest ostatecznym wspólnym etapem rozpadu tych zw.
2)Metabolity pośrednie cyklu wiążą ten proces z innymi przemianami wielu ważnych zw (syntezą układu porfirynowego, przemianami aminokwasów, procesem glikolizy)
ad4) działanie enzymów w znacznym stopniu zależy od pH. W zależności od pH cząstka jest w różny sposób zjonizowana. Każdy enzym ma swoje optimum pH – gdzie prędkość reakcji jest najmniejsza. Istnieją enzymy które przetwarzają różne substraty i wtedy jeden enzym ma kilka optimów pH w zależności od substratów np.e.proteolityczny
ad)5 Stężenie wpływa na odwodnienie enzymu przez co następuje zwolnienie szybkości reakcji.
- kofaktory ( jony: Ca, Na, Mg, K, aniony Cl- , drobnocząsteczkowe : koenzymy )
-związki utrzymujące określony potencjał oksydoredukcyjny (np. cysteina występuje w układzie z cystyną)
.-związki powodujące przekształcenie nieczynnej formy enzymu (proenzym w enzym)
ad)8 inhibitory –hamują
inhibicja –regulacja w procesach zachodzących w komórce .Dzielimy je :
-nieswoiste( działają nieodwracalnie np. narkotyki ,duże stężenie metali ciężkich)
-swoiste ( drobnocząsteczkowe związki lub jony ale działanie odwracalne )Wyróznia się tu: kompetycyjne ( współzawodniczące) i niekompetycyjne (niewspółzawodniczące)
inhibitor kompetycyjny (I)
KMJ- szybkość reakcji osiąga połowę reakcji
max
antywitaminy - podobne budową do witamin współzawodniczą z witaminami
inhibitor niekompetycyjny
Jednostka uniwersalna – ilość enzymu która w ciągu 1 min przekształca 1 µmol substratu w warunkach standardowych ( T=30oC , optimum pH, optym.stęz.sustratu)
Jednostka katal – ilość enzymu która w 1 s przekształca 1 mol substratu w warunkach standardowych
Katal= 6*107 jednostki uniwersalnej