Cykl kwasów trójkarboksylowych

Cykl kwasów trójkarboksylowych (CKT)

• Glikoliza wykorzystuje tylko niewielką część potencjalnej energii zawartej w glukozie.

• W obecności tlenu zredukowany w gliko-lizie NADH nie jest regenerowany przez redukcję pirogronianu do mleczanu czy aldehydu octowego do etanolu, ale nastę-puje jego utlenianie w łańcuchu transportu elektronów.

• Pirogronian przekształcany jest w acetylo-CoA i utleniany do CO2 w cyklu kwasów trójkarboksylowych.

• Elektrony uwalniane w czasie tego procesu przekazywane są przez związany z błoną mitochondrialną system transportu na końcowy akceptor – tlen. Przekazywanie elektronów generuje gradient protonów napędzający syntezę ATP.

• Synteza ATP jako konsekwencja transportu elektronów to fosforylacja oksydacyjna.

• System ten pozwala na wytworzenie 30 – 38 cząsteczek ATP z utleniania jednej cząsteczki glukozy.

Garrett & Grisham, Biochemistry

• Wejście nowych fragmentów węglowych do cyklu odbywa się przez acetylo-CoA

• Acetylo-CoA tworzony jest z pirogronianu dostarczanego przez glikolizę albo z utleniania kwasów tłuszczowych

• Acetylo-CoA pochodzić może również z katabolizmu aminokwasów

Nelson, Cox, Lehninger Principles of Biochemistry

• Cykl kwasów trójkarboksy-lowych, w przeciwieństwie do glikolizy, zachodzi w macierzy mitochondrialnej

• Transfer dwuwęglowej reszty acetylowej z acetylo-CoA na czterowęglowy szczawiooctan z udziałem syntazy cytrynianowej daje sześciowęglowy cytrynian

Berg, Tymoczko, Stryer, Biochemistry

• Odwodnienie i uwodnienie przekształca cytrynian przy udziale akonitazy w izocytrynian

• Dwie kolejne dekarboksy-lacje z udziałem dehydro-genazy izocytrynianowej i dehydrogenazy -ketoglu-taranowej produkują -ke-toglutaran i bursztynylo-CoA, czterowęglową jed-nostkę, z której regenero-wany jest szczawiooctan

• Energia powstająca w wyniku utleniania magazynowana jest w postaci ATP, NADH i FADH2


• Dlaczego tak skomplikowany proces dla rozbicia dwuwęglowej jednostki na 2 CO2?

• Dla dwuwęglowej jednostki nie jest możliwe, typowe dla większych biopolimerów, rozszczepienie przy węglu wobec grupy karbonylowej (np. rozkład fruktozo-1,6-bisfosforanu na aldehyd 3-fosfoglicerynowy i fosfodihydroksyaceton)

O ║-C-C-C-

• Dlatego dochodzi najpierw do kondensacji:C4+C2=C6

a następnie do kolejnych dekarboksylacji poprzez rozszczepie-nie wiązania przy węglu .

Etap wiążący glikolizę z cyklem kwasów trójkarboksylowych

• Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu przez dehydrogenazę pirogronianową

• Pirogronian musi przejść z cytoplazmy, gdzie odbywała się glikoliza, do mitochondrium gdzie zachodzi cykl TCA

Pirogronian + CoA +NAD+acetylo-CoA+CO2+NADH+H+

• Dehydrogenaza pirogronianowa: kompleks multienzymatyczny trzech enzymów

• Produkt pierwszej reakcji przechodzi bezpo-średnio do centrum aktywnego następnego enzymu. Nie ma dyfuzji substratów i pośrednich produktów w otoczeniu

• Do reakcji potrzeba pięciu koenzymów: piro-fosforanu tiaminy (TPP), CoA, kwasu lipono-wego, NAD+ i FAD

• Kompleks enzymatyczny ma strukturę zbliżoną do sześcianu, którego zrąb tworzą 24 łańcuchy acylotransferazy dihydroliponianowej. Na każ-dym brzegu sześcianu znajdują się 4 łańcuchy podjednostek (łącznie 24) dehydrogenazy piro-gronianowej. W centrum każdej ściany występu-ją po dwa (łącznie 12) łańcuchy dehydrogenazy dihydroliponianowej



• W pierwszym etapie reakcji pirogronian jest dekarboksylo-wany przez dehydrogenazę pirogronianową, tworzy się hydroksyetylo-TPP

• W drugim etapie grupa hydro-ksyetylowa jest utleniana do grupy acetylowej i przenoszona przez dehydrogenazę pirogro-nianową na kw. liponowy, two-rząc acetylodihydrolipoamid.

• W trzecim etapie acetylotrans-feraza dihydroliponianowa przenosi grupę acetylową na CoA.

• Czwarty etap polega na reoksy-dacji dihydroliponianu przez dehydrogenazę dihydroliponia-nową przy udziale FAD i NAD+


• Dodatnio naładowany azot i siarka pierścienia tiazolowego TPP stabilizują powstawanie karboanionu tego pierścienia, który szybko łączy się z grupą karbonylową pirogronianu

• Azot stabilizuje ujemny ładunek i odciąga elektrony podczas następującej dekarbo-ksylacji

• Powstaje stabilny związek pośredni (stabilizacja strukturami rezonansowymi), który po protonacji przekształca się w pirofosforan hydroksyetylotiaminy

• Grupa hydroksylowa reaguje z utlenioną formą lipoamidu (połączenie kwasu liponowego z białkiem enzymatycznym). Następuje redukcja lipoamidu (powstaje forma hydrosulfidowa) z równoczesnym utlenieniem grupy hydroksyetylowej do acetylowej

• Z powstałego acetylolipoamidu grupa acetylowa przenoszona jest przez acetylotransferazę (transacetylazę) dihy-droliponianową na CoA

• Ostatni etap reakcji polega na utlenieniu zredukowanej formy lipoamidu (disiarczek) zależną od FAD dehydrogenazą kwasu liponowego, przekazującą następnie protony na NAD+



Pierwsza reakcja CKT

• SYNTAZY – katalizują reakcje kondensacji bez udziału NTP

• SYNTETAZY – katalizują reakcje kondensacji z udziałem NTP (np. ATP)

• Acetylo-CoA reaguje przy udziale syntazy cytrynianowej z szczawiooctanem dając cytrynian

• Enzym odciąga proton z acetylo-CoA, powstający karboanion podejmuje nukleofilowy atak na węgiel karbonylowy szczawiooctanu, powstaje tioester (cytrynylo-CoA), którego intensywna hydroliza popycha reakcję do przodu (G0’=-31.4 kJ/mol)

• Syntaza cytrynianowa ssaków jest homo-dimerem. Każde z miejsc aktywnych znajduje się w szczelinie między dwoma domenami podjednostki, w pobliżu styków podjednostek.

• W czasie katalizy najpierw wiązany jest szczawiooctan, powoduje to konformacyjną zmianę ułatwiającą wiązanie acetylo-CoA. Katalityczne reszty powodujące hydrolizę wiązania tioestrowego są ustawione w pozycji umożliwiającej działanie dopiero po wytworzeniu cytrynylo-CoA. Zapobiega to hydrolizie wchodzącego do reakcji acetylo-CoA.

• Ze względu na duże ujemne G reakcja jest jednym z regulacyjnych etapów cyklu kwasu cytrynowego. Inhibitorem syntazy jest NADH i bursztynylo-CoA (produkty cyklu TCA).


Izomeryzacja cytrynianu do izocytrynianu

• Cytrynian zawiera trudny do utlenienia trzeciorzędowy alkohol. Konieczna jest więc izomeryzacja do alkoholu drugorzędowego – izocytrynianu

• Izomeryzacja prowadzona jest przez akonitazę poprzez pośredni związek – cis-akonitan

• Akonitaza jest stereospecyficzna i spośród 4 równoważnych chemicznie atomów wodoru wybiera zawsze ten sam

• W skład akonitazy wchodzi żelazo niezwiązane z hemem. Trzy atomy żelaza i 4 atomy siarki tworzą tzw. klaster żelazowo-siarkowy o kształcie zbliżonym do sześcianu. Klaster wiąże się z akonitazą przez trzy reszty cysteinowe enzymu. Przyłączenie czwartego atomu żelaza do jednego z rogów sześcianu powoduje aktywację akonitazy i przyłączenie cytrynianu


• Inhibitorem cyklu TCA in vivo (ale bez wpływu na izolowa-ne enzymy cyklu) jest fluorooctan. Wchodzi on do cyklu jako fluoroacetylo-CoA (syntetyzowany przez acetylo-CoA syntetazę). Staje się substratem dla syntazy cytryniano-wej, dając po reakcji z szczawiooctanem fluorocytrynian, będący inhibitorem akonitazy.

• Jest to przykład tzw. inhibitora typu konia trojańskiego.


Utlenianie izocytrynianu do -ketoglutaranu

• Izocytrynian jest oksydacyjnie dekarboksylowany przez dehydrogenazę izocytrynianową do -ketoglutaranu z równoczesną redukcją NAD+ do NADH

G0’ wynosi dla tej reakcji –8.4 kJ/mol, co wystarcza, żeby przesunąć na prawo równowagę poprzedniej reakcji cyklu (z akonitazą)

• Reakcja jest dwustopniowa: (1) oksydacja alkoholu C2 prowadząca do powstania szczawio-bursztynianu (intermediat), (2) -dekarboksylacja usuwająca centralną grupę karboksylową w postaci CO2 i dająca w rezultacie -ketoglutaran.

• Reakcja dehydrogenazy izocytrynianowej jest pierwszym połączeniem między cyklemTCA a fosforylacją oksydacyjną poprzez NADH.

• Łącząc dwa cykle metaboliczne stanowi dobry punkt regulacyjny. NADH i ATP są alloste-rycznymi inhibitorami. ADP jest allosterycznym aktywatorem, obniżając 10-krotnie KM wobec izocytrynianu. Enzym jest praktycznie nieaktywny przy braku ADP.

• Produkt reakcji: -ketoglutaran – zasadniczy -ketokwas dla reakcji transaminacji, łączy cykl TCA z metabolizmem azotu.


Reakcja dehydrogenazy -ketoglutaranowej Enzym

(E. coli)Koenzym Mr

(kD) Ilość

podjedn. Mr

podjednostek

(kD)

Ilość podjedn.

w kompleksie Dehydrogenaza

α-ketoglutaranu

TPP 192 2 96 24

Bursztynylotransferaza

(Transacylaza bursztynianowa)

Kw. liponowy,

CoASH

1700 24 70 24

Dehydrogenaza amidu kwasu

liponowego

FAD, NAD+ 112 2 56 12

• Jest drugą oksydacyjną dekarboksylacją cyklu TCA

• Dehydrogenaza -ketogluta-ranowa stanowi multienzy-matyczny kompleks

• Mechanizm reakcji jest identyczny z reakcją dehy-drogenazy pirogronianowej

• Produktem reakcji jest bursztynylo-CoA i NADH


Reakcja syntetazy bursztynylo-CoA • Fosforylacja na poziomie substratowym.• NADH z poprzedniego etapu przekazuje

elektrony (energię) na syntezę ATP w fosforylacji oksydacyjnej, bursztynylo-CoA, będąc wysokoenergetycznym związkiem używany jest w tej reakcji do syntezy GTP (u ssaków) lub ATP (rośliny i bakterie)

• Reakcję katalizuje syntetaza bursztynylo-CoA (tiokinaza bursztynianowa)

G0’reakcji wynosi –3.3 kJ/mol• Jedyna reakcja substratowej fosforylacji

w cyklu• GTP powstający u ssaków może wymie-

niać terminalną resztę fosforanową z ADP w reakcji z kinazą nukleozydodifosforano-wą:

GTP+ADPATP+GDP• Mechanizm reakcji zawiera: (1) wyparcie

CoA przez fosforan, (2) utworzenie w centrum aktywnym bursztynylofosforanu, (3) przemieszczenie reszty fosforanowej na histydynę centrum aktywnego, (4) powstanie bursztynianu, (5) przeniesienie reszty fosforanowej na GDP

Tioester[bursztynylo-P] [fosfohistydyna] GTPATP


• Pierwsze pięć reakcji cyklu TCA polega-ło na wprowadzeniu dwuwęglowego fragmentu jako acetylo-CoA.

• Po połączeniu ze szczawiooctanem nastąpiły dwie dekarboksylacje (2 CO2), powstały dwie cząsteczki NADH, jedna cząsteczka GTP lub ATP i jedna cząsteczka bursztynianu

Reakcja dehydrogenazy bursztynianowej • Utlenianie bursztynianu z udziałem FAD

• Enzym związany jest z wewnętrzną błoną mito-chondrialną i stanowi część łańcucha trans-portu elektronów (wchodzi w skład reduktazy bursztynylo-koenzym Q)

• Utlenianie bursztynianu polega na usunięciu atomów wodoru z dwóch sąsiednich węgli i powstaniu trans-nienasyconego fumaranu. Reakcja utleniania alkanu do alkenu nie jest wystarczająco egzotermiczna żeby zredukować NAD+, energii wystarcza tylko na redukcję FAD (utlenianie alkoholi do ketonów daje więcej energii i pozwala na redukcję NAD+)

• Dehydrogenaza bursztynianowa jest dimerem (70 kD + 27 kD)

• FAD wiąże się kowalencyjnie z większą podjednostką (wiązanie między metylenową grupą C8a FAD-u a N3 histydyny enzymu)

• Enzym zawiera 3 różne klastery żelazowo-siarkowe, które przechwytują elektrony z FAD i przekazują na koenzym Q (UQ), ten przekazuje je dalej do łańcucha transportu elektronów.Garrett & Grisham, Biochemistry

Reakcja trans-uwodnienia fumaranu • Katalizowana przez fumarazę

• Stereospecyficzna reakcja przyłączenia H i OH w pozycji trans

• Produktem jest L-jabłczan

• Mechanizm reakcji jest niepewny: może zawierać protonację pod-wójnego wiązania z wytworzeniem jonu karboniowego jako inter-mediatu albo może polegać na ataku cząsteczki wody lub jonu hydroksylowego, w wyniku czego powstaje karboanion jako związek pośredni i L-jabłczan jako produkt


Ostatnia reakcja cyklu TCA – dehydrogenaza jabłczanowa

• L-jabłczan utleniany jest przez dehydrogenazę jabłczanową do szczawiooctanu

• Reakcja jest bardzo endotermiczna (+30 kJ/mol)

• Reakcja napędzana jest przez następną w cyklu reakcję syntazy cytrynianowej

• Utlenianie jabłczanu związane jest z redukcją NAD+ (trzecia w cyklu)

• Dehydrogenaza jabłczanowa jest strukturalnie i funkcjonalnie podobna do innych dehydrogenaz (np. dehydrogenazy mleczanowej)

• Zbudowana jest z przemiennie wys-tępujących fragmentów -struktury i -helisy

• Wiązanie NAD+ powoduje konfor-macyjne zmiany w 20-aminokwa-sowym fragmencie wiążącym -struktury D i E.


Podsumowanie cyklu TCA

• Utlenienie jednej reszty octanowej daje dwie cząsteczki CO2, jedną cząsteczkę ATP i cztery cząsteczki zredukowanych koenzymów:Acetylo-CoA + 3NAD+ + [FAD] + ADP + Pi + 2H2O 2CO2+ 3NADH +

+ 3H+ + [FADH2] + ATP + CoASH• Sumarycznie cykl jest procesem egzoergicznym, jeden obrót cyklu

daje G0’=-40 kJ/mol

• Jedna cząsteczka glukozy poprzez glikolizę daje dwie cząsteczki pirogronianu i w konsekwencji dwie cząsteczki acetylo-CoA, które mogą wejść w cykl TCA

Glukoza + 2H2O + 10NAD+ + 2[FAD] + 4ADP + 4Pi 6CO2 +10NADH + 10H+ + 2[FADH2] + 4ATP

• Wszystkie 6 węgli glukozy są uwalniane jako CO2, 4 cząsteczki ATP powstają na drodze fosforylacji substratowej, 12 zredukowanych cząsteczek koenzymów poprzez szlak transportu elektronów i fosforylacji oksydacyjnej wyprodukować może 34 cząsteczki ATP (10x3) + (2x2):

NADH + H+ + ½ O2 + 3ADP + 3Pi NAD+ + 3ATP + 4H2O[FADH2] + ½O2 + 2ADP + 2Pi [FAD] + 2ATP + 3H2O

Cykl TCA dostarcza substratów do biosyntezy• Cykl ma zasadniczo charakter kataboliczny,

jednak szereg jego intermediatów jest eksportowanych z mitochondriów do cytoplazmy i używanych jako substraty w procesach biosyntetycznych

-ketoglutaran w reakcji transaminacji przekształcany jest w glutaminian, będący prekursorem proliny, argininy i glutaminy

• Bursztynylo-CoA dostarcza atomów węgla do syntezy porfiryn

• Szczawiooctan po transaminacji przekształcany jest w kwas asparaginowy będący prekursorem dla syntezy nukleotydów pirymidynowych, asparaginy, lizyny, treoniny, izoleucyny i metioniny

• Dekarboksylacja szczawiooctanu przekształca go w fosfoenolopirogronian będący u roślin i mikroorganizmów prekursorem aromatycznych aminokwasów (tyrozyny, fenyloalaniny i tryptofanu)

• Przekształcenie fosfoenolopirogronianu w 3-fosfoglicerynian prowadzi do dalszej biosyntezy seryny, glicyny i cysteiny


• Cytrynian może być eksportowany z mito-chondriów i rozkładany przez liazę cytrynian-ATP do szczawiooctanu i acetylo-CoA, który uży-wany jest do biosyntezy kwasów tłuszczowych.

• Powstały szczawiooctan może ulec szybkiej redukcji do jabłczanu. Ten albo jest transpor-towany do mitochon-drium albo dekarboksy-lowany do pirogronianu, który także jest transpor-towany do mitochon-drium


Reakcje anaplerotyczne

Komórkowy metabolizm również zaopatruje cykl TCA w intermediaty poprzez tzw. reakcje anaplerotyczne


• Karboksylaza fosfoenolopirogronianowa z PEP, a karboksylaza pirogronianowa z pirogronianu syn-tetyzują szczawiooctan

• Karboksylaza pirogronianowa występuje tylko w zwierzęcych mitochondriach i stanowi bezpoś-redni łącznik między glikolizą a cyklem TCA. Jest tetramerem wiążącym cząsteczkę biotyny i atom Mg2+ z każdą podjednostką. Wymaga acetylo-CoA jako allosterycznego efektora. Jeśli poziom acety-lo-CoA przewyższa dostępny poziom szczawio-octanu, to allosteryczna aktywacja przez acetylo-CoA przyspiesza działanie karboksylazy i zwięk-sza poziom szczawiooctanu, umożliwiając syn-tezę pierwszego intermediatu cyklu TCA – cytrynianu

• Karboksylaza fosfoenolopirogronianowa wystę-

puje u drożdży, bakterii i roślin, nie ma jej u zwie-rząt. Inhibowana jest przez kw. asparaginowy (z transaminacji szczawiooctanu). Enzym kontroluje w ten sposób produkcję kwasu asparaginowego w organizmie

• Katabolizm aminokwasów dostarcza pirogronia-nu, acetylo-CoA, szczawiooctanu, fumaranu, -ketoglutaranu, bursztynianu. Związki te mogą być utleniane w cyklu TCA. Białka stanowią więc doskonałe źródło energii



Odwrotny cykl kwasów trójkarboksylowych – pierwotny szlak metaboliczny?

(Hipoteza G. Wächterhausera)

• Odwrócenie cyklu mogłoby powo-dować asymilację dwóch cząste-czek CO2 i powstanie 1 cząsteczki izocytrynianu w jednym obrocie cyklu oraz asymilację dwóch dodat-kowych cząsteczek CO2 w redukcyj-nym przejściu od acetylo-CoA do szczawiooctanu

• Na każdą cząsteczkę bursztynianu wchodzącą w cykl przypadałaby synteza nowej cząsteczki tego związku

• Cykl mógłby być napędzany reakcją:

FeS + H2S FeS2 (piryt) + H2

G0’= -38 kJ/mol• Duża ilość związków żelaza i siarki

w archaicznym środowisku mogła-by się przyczynić do rozwoju białek zawierających struktury siarkowo-żelazowe


Regulacja cyklu TCA

• Cykl regulowany jest przez reakcje z dużą ujemną zmianą G0’: reakcje syntazy cytrynianowej, dehydrogenazy izocytrynianowej i dehydrogenazy -ketoglutaranu

• Regulacja występuje również na poziomie reakcji bezpośrednio poprzedzającej cykl (dehydrogenaza pirogronianowa)

• Wszystkie wymienione wyżej enzymy hamowane są przez NADH

• ATP inhibuje dehydrogenazę pirogronianową, syntazę cytrynianową i dehydrogenazę izocytry-nianową

• Cykl jest aktywowany przez wysoki stosunek ADP/ATP lub NAD+/NADH

• O wszystkich powyższych regulacjach decyduje stan energetyczny komórki

• Wewnątrz cyklu istnieje inhibicja syntazy cytry-nianowej i dehydrogenazy -ketoglutaranowej przez bursztynylo-CoA

• Acetylo-CoA inhibuje dehydrogenazę pirogro-nianową, a aktywuje karboksylazę pirogronianową dostarczającą szczawiooctanu do wiązania acetylo-CoA


Regulacja dehydrogenazy pirogronianowej • Enzym odgrywa zasadniczą rolę w kiero-

waniu produktów glikolizy (pirogronianu) po konwersji do acetylo-CoA na drogę utleniania w cyklu TCA lub szlak syntezy kwasów tłuszczowych

• Wysoki poziom produktów: acetylo-CoA i NADH hamuje kompleks enzymatyczny. Acetylo-CoA działa na transacetylazę dihy-droliponianową, NADH na dehydrogenazę dihydroliponianową

• Ssacza dehydrogenaza pirogronianowa regulowana jest przez kowalencyjną modyfikację (fosforylację). Enzymem modyfikującym jest Mg2+-zależna kinaza dehydrogenazy pirogronianowej. Kinaza aktywowana jest allosterycznie przez NADH i acetylo-CoA. Defosforylacja dehydrogenazy pirogronianowej zachodzi przez działanie specyficznej fosfatazy aktywowanej przez Ca2+, niski stosunek NADH+/NAD i niski poziom acetylo-CoA. Insulina i Ca2+ aktywują defosforylację, pirogronian inhibuje fosforylację

• Dehydrogenaza pirogronianowa jest wrażliwa na stan energetyczny komórki. Wysoki poziom AMP (słabe zaopatrzenie komórki w energię) uruchamia dehydroge-nazę. Wysoki poziom GTP hamuje enzym.


Regulacja dehydrogenazy izocytrynianowej

• Wysokie stosunki stężeń NAD+/NADH i ADP/ATP stymulują dehydrogenazę izocytrynianową

• U E. coli występuje kowalencyjna mo-dyfikacja (fosforylacja i defosforylacja) enzymu. Wysoki poziom intermediatów cyklu TCA stymuluje specyficzną de-fosforylującą fosfatazę, niski poziom intermediatów stymuluje kinazę, która fosforylując, inaktywuje dehydrogena-zę izocytrynianową. Następuje wtedy kierowanie substratu dehydrogenazy (izocytrynianu) na szlak cyklu kwasu glioksalowego

• Regulacja dehydrogenazy izocytrynia-nowej wpływa na cytoplazmatyczną syntezę acetylo-CoA z cytrynianu. Cytrynian pochodzi tu z mitochon-drium. Aktywna dehydrogenaza fawo-ryzuje kataboliczny szlak dla cytrynia-nu (wewnątrz cyklu TCA). Inaktywacja dehydrogenazy zwiększa eksport cytrynianu na zewnątrz mitochon-drium, gdzie zachodzi jego degradacja do szczawiooctanu i acetylo-CoA.



Cykl glioksalowy (bakterie i rośliny)

• Rośliny (szczególnie kiełki jeszcze niezdolne do fotosyntezy), a także glony i bakterie mogą poprzez cykl glioksalowy używać octanu jako wyłącznego źródła syntezy wszystkich związków węglowych

• Cykl TCA nakierowany jest na

produkcję energii i “marnuje” łańcuchy węglowe przekształcając je w lotny CO2. Modyfikacja cyklu TCA zwana cyklem glioksalowym produkuje z reszt octowych cztero-węglowe kwasy karboksylowe (a w konsekwencji cukry)

• Cykl glioksalowy omija dwie dekarboksylacje, kierując izocytrynian do reakcji z liazą izocytrynianową, powstający gliok-salan reaguje z cząsteczką acetylo-CoA, dając pod wpływem syntazy jabłczanowej jabłczan


• Końcowy efekt cyklu – z dwóch reszt acetylo-CoA powstaje jeden szczawio-octan, którego część przekształcana jest w PEP i dalej w glukozę

• U bakterii i glonów cykl glioksalowy zachodzi w cytoplazmie, u roślin w wyspecjalizowanych organellach – glioksy-somach


• Liaza izocytrynianowa prowadzi reakcję o mechanizmie zbliżonym do aldolazy z glikolizy

• Kondensacja acetylo-CoA z glioksalanem jest podobna do reakcji syntazy cytrynianowej

• Cykl glioksalowy ma tylko 5 etapów w porównaniu z 8 etapami cyklu TCA

• Nie powstaje w nim CO2

• Na 1 cykl zużywa się 2 cząsteczki acetylo-CoA i powstaje 1 czterowę-glowa cząsteczka szczawiooctanu

• Dzięki cyklowi glioksalowemu możliwy jest rozwój nasion w ciemności przy braku fotosyntezy. Acetylo-CoA pochodzi z degradacji kwasów tłuszczowych z zapasów lipidowych nasion

• Po rozpoczęciu fotosyntezy glioksysomy zanikają



• W glioksysomach brakuje dehydro-genazy bursztynianowej, fumarazy i dehydrogenazy jabłczanowej. Do przeprowadzenia cyklu konieczna jest kooperacja z mitochondrium. Bursztynian przenoszony jest z glioksysomów do mitochondrium, tam przekształcany jest kolejno w szczawiooctan i asparaginian, który wraca do glioksysomów (sam szczawiooctan nie może opuścić mitochondrium). W glioksysomach asparaginian po transaminacji przekształcany jest w szczawio-octan

• Grupy aminowe z asparaginianu przenoszone są na -ketoglutaran. Powstały w ten sposób glutaminian eksportowany jest do mitochon-drium, gdzie dostarcza reszt ami-nowych do aminacji szczawioocta-nu


Cykl kwasów trójkarboksylowych

Documents

Transcript of Cykl kwasów trójkarboksylowych