Siklus Krebs

" bagian pertama

Enzim yang mengkatalisis tahap keempat dari siklus krebs adalah -keto glutarat dehidrogenase; enzim ini adalah kompleks enzim yang sangat mirip dengan piruvat dehidrogenase. Keduanya terdiri dari 48-60 protein di mana tiga aktivitas enzimatik yang berbeda dikenali dan juga memiliki kofaktor enzimatik yang sama; adalah enzim yang sangat mirip karena mereka bekerja pada substrat yang sama: piruvat dan l "α-keto glutarate, adalah α- asam keto. Mekanisme kerja kedua kompleks enzim adalah sama.
Serangan oleh tiamin pirofosfat pada karbonil (C = O) dari "α-ketoglutarat, menyebabkan dekarboksilasi dan turunan karboksihidroksi propil terbentuk. Dengan transfer berikutnya ke lipoamida, proses redoks internal terjadi, dari mana turunan karboksi lipoamida atau suksinil lipoamida diperoleh.
Suksinil lipoamida kemudian bereaksi dengan koenzim A menghasilkan suksinil koenzim A (yang berlanjut dalam siklus krebs) dan lipoamida tereduksi yang dioksidasi ulang oleh FAD: FADH2 yang terbentuk dioksidasi ulang oleh NAD+ dan diperoleh NADH . Oleh karena itu, pada tahap ini, eliminasi kedua karbon dari kerangka karbon terjadi, dalam bentuk karbon dioksida.

Gugus asil yang terkait dengan koenzim A berada dalam bentuk teraktivasi, yaitu memiliki kandungan energi yang tinggi: oleh karena itu dimungkinkan untuk memanfaatkan energi suksinil koenzim A.

Pada tahap kelima dari siklus krebs, suksinil koenzim A mengalami aksi suksinil tiokinase; dua hipotesis telah dibuat tentang cara kerjanya: kami hanya akan menjelaskan satu dari keduanya karena ini adalah yang paling terakreditasi. Menurut hipotesis ini, suksinil koenzim A diserang oleh nitrogen dari histidin (Hys) enzim: koenzim A dilepaskan dan adisi yang berasal dari histidin terbentuk sebagai zat antara, yaitu suksinil-enzim (atau suksinil-Hys). ); ortofosfat bekerja pada zat antara ini, menyebabkan pelepasan suksinat dan pembentukan fosfoenzim. Fosfoenzim, diserang oleh guanosin difosfat (GDP), menghasilkan guasnosine trifosfat (GTP) dan enzim dilepaskan. Dari sudut pandang energi GTP = ATP: ikatan yang menyediakan energi adalah sama pada kedua spesies (itu adalah ikatan anhidrida antara fosforil dan fosforil ). Dalam beberapa kasus, GTP digunakan sebagai bahan dengan kandungan energi tinggi tetapi, biasanya, GTP diubah menjadi ATP oleh aksi enzim. nukleosida difosfo kinase (NDPK); adalah enzim yang ditemukan dalam sel dan mengkatalisis reaksi berikut:

N1TP + N2DP → N1DP + N2TP

NiTP® Nukleosida Trifosfat Generik
NiDP ® nukleosida difosfat generik

Ini adalah reaksi reversibel; dalam kasus kami itu terjadi:

GTP + ADP → PDB + ATP

oleh karena itu dapat dilanjutkan ke kanan atau ke kiri bahkan untuk variasi kecil dalam konsentrasi reagen.
Jika siklus krebs berlangsung dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga menghasilkan produksi ATP yang lebih tinggi daripada kebutuhan energi, maka ketersediaan ADP menjadi langka sementara ada banyak ATP: reaksi yang dikatalisis oleh nukleosida difosfo kinase, maka, diarahkan ke kiri ( GTP terakumulasi jika nukleosida difosfo kinase tidak memiliki substrat yang cukup yaitu ADP). Oleh karena itu GTP merupakan sinyal ketersediaan energi dan karenanya memperlambat siklus krebs.
Tahap keenam dari siklus krebs mengarah pada pembentukan fumarat oleh aksi suksinat dehidrogenase; enzim ini memberikan reaksi stereospesifik karena selalu terbentuk trans tak jenuh (alkena) yaitu fumarat (sementara isomer cis adalah maleat). Suksinat dehidrogenase ditemukan pada membran mitokondria bagian dalam, sementara semua enzim lain dari siklus krebs tersebar di seluruh mitokondria.
Suksinat dehidrogenase memiliki FAD sebagai kofaktor; ia dihambat oleh oksaloasetat (penghambatan umpan balik) sementara ia memiliki suksinat dan fumarat sebagai modulator positifnya (penggeraknya). Mari kita coba memahami alasannya, dengan melompat ke tahap akhir siklus krebs. Tahap akhir dari siklus krebs. siklus krebs membutuhkan energi sehingga satu-satunya kemungkinan untuk memperoleh oksaloasetat dari pasien adalah konsentrasi pasien sangat tinggi : malat adalah salah satu metabolit dengan konsentrasi tertinggi dalam sel. Reaksi yang mengubah malat menjadi oksaloasetat juga disukai oleh fakta bahwa konsentrasi oksaloasetat tetap rendah oleh aksi sitrat sintase. Reaksi yang dikatalisis oleh suksinat dehidrogenase adalah, kemudian, reaksi makan sendiri dan ini adalah satu-satunya cara untuk membuat transformasi malat menjadi oksaloasetat berlangsung.
Konsentrasi malat mitokondria harus sesuai dengan konsentrasi malat sitoplasma: hanya bila konsentrasi malat mitokondria sangat tinggi untuk menjamin konversi malat menjadi oksaloasetat (dalam siklus krebs) maka malat juga dapat digunakan dalam cara lain (yang sitoplasma): dalam sitoplasma malat dapat diubah menjadi oksaloasetat dari mana aspartat dapat diperoleh dengan aksi GOT (itu adalah transaminase) atau glukosa melalui glukoneogenesis.
Kami kembali ke tahap ketujuh dari siklus krebs yang dikatalisis oleh enzim fumarasi: air ditambahkan dengan cara stereospesifik untuk membuat L-malat.
Pada tahap terakhir dari siklus Krebs, yang telah kita bicarakan, tindakan dari malat dehidrogenase. Enzim ini menggunakan molekul NAD+ untuk aksi katalitiknya.
Dengan demikian kami telah menyimpulkan deskripsi berbagai tahap siklus krebs.
Siklus krebs benar-benar reversibel.

Untuk meningkatkan kecepatan siklus krebs, konsentrasi metabolit yang ada dalam siklus tersebut dapat ditingkatkan; salah satu strategi untuk meningkatkan kecepatan siklus krebs terdiri dari mengubah sebagian piruvat yang masuk ke mitokondria menjadi oksaloasetat (oleh aksi piruvat karboksilase) dan tidak mengubah semuanya menjadi asetil koenzim A: sehingga meningkatkan konsentrasi oksaloasetat yang adalah metabolit dari siklus krebs dan, oleh karena itu, meningkatkan kecepatan seluruh siklus.

Dalam siklus krebs, tiga NAD + diubah menjadi tiga NADH dan satu FAD menjadi FADH2 dan, selain itu, diperoleh GTP: dengan menyalurkan daya pereduksi yang diperoleh dari siklus krebs, ATP lebih lanjut diproduksi; dalam rantai pernapasan, daya pereduksi ditransfer dari NADH dan FADH2 ke oksigen: transfer ini disebabkan oleh serangkaian enzim yang terletak di membran mitokondria yang, dalam aksinya, mengarah pada produksi ATP.
Proses rantai pernapasan adalah proses eksergonik dan energi yang dibebaskan digunakan untuk menghasilkan ATP; tujuan sel adalah untuk memanfaatkan proses eksergonik untuk membuat sintesis ATP berlangsung. Untuk setiap molekul NADH yang memasuki rantai pernapasan, diperoleh 2,5 molekul ATP dan untuk setiap FADH2 diperoleh 1,5 molekul ATP; keragaman ini disebabkan oleh fakta bahwa FADH2 memasuki rantai pernapasan pada tingkat yang lebih rendah daripada NADH.
Dengan daya reduksi metabolisme aerobik, diperoleh 30-32 ATP (219-233 kkal / mol) dengan efisiensi sekitar 33% (efisiensi metabolisme anaerobik sekitar 2%).