Kurze historische Informationen

Unser Lieblingszyklus ist CTK oder Zyklus Drei Carbonsäuren- Leben auf der Erde und unter der Erde und in der Erde... Stopp, im Allgemeinen ist dies der erstaunlichste Mechanismus – er ist universell, es ist eine Möglichkeit, die Abbauprodukte von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen in den Zellen des Lebewesens zu oxidieren Organismen, dadurch gewinnen wir Energie für die Aktivitäten unseres Körpers.

Hans Krebs selbst entdeckte dieses Verfahren, wofür er erhielt Nobelpreis!

Er wurde am 25. August 1900 in der deutschen Stadt Hildesheim geboren. Erhalten medizinische Ausbildung Universität Hamburg, Fortsetzung der biochemischen Forschung unter der Leitung von Otto Warburg in Berlin.

1930 entdeckte er zusammen mit seinem Schüler den Prozess der Neutralisierung von Ammoniak im Körper, der bei vielen Vertretern der Lebewelt, darunter auch beim Menschen, vorhanden war. Dieser Zyklus ist der Harnstoffzyklus, der auch als Krebszyklus Nr. 1 bekannt ist.

Als Hitler an die Macht kam, emigrierte Hans nach Großbritannien, wo er weiterhin Naturwissenschaften an den Universitäten Cambridge und Sheffield studierte. Als er die Forschungen des ungarischen Biochemikers Albert Szent-Györgyi weiterentwickelte, erhielt er eine Einsicht und schuf den berühmtesten Krebs-Zyklus Nr. 2, oder mit anderen Worten den „Szent-Györgyö – Krebs-Zyklus“ – 1937.

Die Forschungsergebnisse werden an die Zeitschrift Nature geschickt, die jedoch die Veröffentlichung des Artikels verweigert. Dann fliegt der Text zur Zeitschrift „Enzymologia“ in Holland. Krebs erhielt 1953 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Die Entdeckung war überraschend: 1935 fand Szent-Györgyi heraus, dass Bernsteinsäure, Oxalessigsäure, Fumarsäure und Äpfelsäure (alle vier Säuren sind natürliche chemische Bestandteile tierischer Zellen) den Oxidationsprozess im Brustmuskel der Taube verstärken. Welches wurde geschreddert.

Darin laufen Stoffwechselprozesse mit höchster Geschwindigkeit ab.

F. Knoop und K. Martius fanden 1937 heraus, dass Zitronensäure über ein Zwischenprodukt, cis-Aconitsäure, in Isozitronensäure umgewandelt wird. Darüber hinaus konnte Isocitronensäure in a-Ketoglutarsäure und diese in Bernsteinsäure umgewandelt werden.

Krebs bemerkte die Wirkung von Säuren auf die Aufnahme von O2 durch den Brustmuskel einer Taube und stellte eine aktivierende Wirkung auf die Oxidation von PVC und die Bildung von Acetyl-Coenzym A fest. Darüber hinaus wurden die Prozesse im Muskel durch Malonsäure gehemmt , das der Bernsteinsäure ähnelt und Enzyme, deren Substrat Bernsteinsäure ist, kompetitiv hemmen könnte.

Als Krebs dem Reaktionsmedium Malonsäure hinzufügte, begann die Anreicherung von a-Ketoglutarsäure, Zitronensäure und Bernsteinsäure. Somit ist klar, dass die kombinierte Wirkung von a-Ketoglutarsäure und Zitronensäure zur Bildung von Bernsteinsäure führt.

Hans untersuchte mehr als 20 weitere Substanzen, die jedoch keinen Einfluss auf die Oxidation hatten. Beim Vergleich der erhaltenen Daten erhielt Krebs einen Zyklus. Der Forscher konnte zu Beginn nicht sicher sagen, ob der Prozess mit Zitronen- oder Isozitronensäure begann, deshalb nannte er ihn den „Tricarbonsäurezyklus“.

Jetzt wissen wir, dass es sich bei ersterem um Zitronensäure handelt, daher ist der korrekte Name Citratzyklus oder Zitronensäurezyklus.

In Eukaryoten finden TCA-Zyklusreaktionen in Mitochondrien statt, während alle Enzyme für die Katalyse, außer 1, in freiem Zustand in der mitochondrialen Matrix enthalten sind; Ausnahme ist die Succinatdehydrogenase, die auf der inneren Membran des Mitochondriums lokalisiert und darin eingebettet ist die Lipiddoppelschicht. Bei Prokaryoten finden die Reaktionen des Zyklus im Zytoplasma statt.

Lernen wir die Teilnehmer des Zyklus kennen:

1) Acetyl-Coenzym A:
- Acetylgruppe
- Coenzym A - Coenzym A:

2) HECHT – Oxalacetat – Oxalessigsäure:
scheint aus zwei Teilen zu bestehen: Oxalsäure und Essigsäure.

3-4) Zitronen- und Isozitronensäure:

5) a-Ketoglutarsäure:

6) Succinyl-Coenzym A:

7) Bernsteinsäure:

8) Fumarsäure:

9) Apfelsäure:

Wie kommt es zu Reaktionen? Im Allgemeinen sind wir alle an das Aussehen des Rings gewöhnt, der unten im Bild dargestellt ist. Nachfolgend wird alles Schritt für Schritt beschrieben:

1. Kondensation von Acetyl-Coenzym A und Oxalessigsäure ➙ Zitronensäure.

Die Umwandlung von Acetyl-Coenzym A beginnt mit der Kondensation mit Oxalessigsäure, was zur Bildung von Zitronensäure führt.

Die Reaktion erfordert keinen ATP-Verbrauch, da die Energie für diesen Prozess durch Hydrolyse der Thioetherbindung mit Acetyl-Coenzym A bereitgestellt wird, das hochenergetisch ist:

2. Zitronensäure geht über cis-Aconitsäure in Isozitronensäure über.

Es kommt zur Isomerisierung von Zitronensäure zu Isozitronensäure. Das Umwandlungsenzym – Aconitase – dehydriert zunächst Zitronensäure, um cis-Aconitsäure zu bilden, und verbindet dann Wasser mit der Doppelbindung des Metaboliten, wodurch Isozitronensäure entsteht:

3. Isozitronensäure wird zu α-Ketoglutarsäure und CO2 dehydriert.

Isozitronensäure wird durch eine spezifische Dehydrogenase oxidiert, deren Coenzym NAD ist.

Gleichzeitig mit der Oxidation findet eine Decarboxylierung der Isozitronensäure statt. Durch Umwandlungen entsteht α-Ketoglutarsäure.

4. Alpha-Ketoglutarsäure wird durch ➙ Succinyl-Coenzym A und CO2 dehydriert.

Der nächste Schritt ist die oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarsäure.

Katalysiert durch den α-Ketoglutarat-Dehydrogenase-Komplex, der in Mechanismus, Struktur und Wirkung dem Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex ähnelt. Dadurch entsteht Succinyl-CoA.

5. Succinyl-Coenzym A ➙ Bernsteinsäure.

Succinyl-CoA wird zu freier Bernsteinsäure hydrolysiert, die freigesetzte Energie wird durch Bildung von Guanosintriphosphat gespeichert. Diese Phase ist die einzige im Zyklus, in der Energie direkt freigesetzt wird.

6. Bernsteinsäure ist dehydriert ➙ Fumarsäure.

Die Dehydrierung von Bernsteinsäure wird durch Succinatdehydrogenase beschleunigt, ihr Coenzym ist FAD.

7. Fumarsäure ist hydratisiert ➙ Apfelsäure.

Fumarsäure, die durch Dehydrierung von Bernsteinsäure entsteht, wird hydratisiert und es entsteht Apfelsäure.

8. Apfelsäure wird dehydriert ➙ Oxal-Essigsäure – der Kreislauf schließt sich.

Der letzte Prozess ist die Dehydrierung von Apfelsäure, katalysiert durch Malatdehydrogenase;

Das Ergebnis der Stufe ist der Metabolit, mit dem der Tricarbonsäurezyklus beginnt – Oxal-Essigsäure.

In Reaktion 1 des nächsten Zyklus kommt eine weitere Menge Acetyl-Coenzym A hinzu.

Wie kann man sich diesen Zyklus merken? Nur!

1) Ein sehr bildlicher Ausdruck:
Eine ganze Ananas und ein Stück Soufflé ist heute eigentlich mein Mittagessen, was entspricht: Citrat, Cis-Aconitat, Isocitrat, (Alpha-)Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Succinat, Fumarat, Malat, Oxalacetat.

2) Noch ein langes Gedicht:

PIKE hat Acetat gegessen, es stellt sich heraus, dass es sich um Citrat handelt.
Durch Cisaconitat wird daraus Isocitrat.
Durch die Abgabe von Wasserstoff an NAD verliert es CO2,
Darüber freut sich Alpha-Ketoglutarat außerordentlich.
Die Oxidation kommt – NAD hat Wasserstoff gestohlen,
TDP, Coenzym A nimmt CO2 auf.
Und die Energie erschien kaum in Succinyl,
Sofort wurde ATP geboren und was übrig blieb, war Succinat.
Jetzt ist er beim FAD angelangt – er braucht Wasserstoff,
Das Fumarat trank aus dem Wasser und verwandelte sich in Malat.
Dann kam NAD zu Malat, erwarb Wasserstoff,
Der HECHT tauchte wieder auf und versteckte sich leise.

3) Das Originalgedicht – kurz:

Hechtacetyllimonil,
Aber das Pferd hatte Angst vor Narzisse,
Er ist über ihm ISOLIMON
ALPHA – KETOGLUTARASIERT.
SUCCINALISIERT MIT COENZYM,
AMBER FUMAROVO,
Habe ein paar ÄPFEL für den Winter eingelagert,
Wieder in einen Hecht verwandelt.

TRICARBONSÄUREN-ZYKLUS (KREBS-ZYKLUS)

Durch die Glykolyse wird Glukose in Pyruvat umgewandelt und aus einem Glukosemolekül entstehen zwei Moleküle ATP – das ist ein kleiner Teil potenzielle Energie dieses Molekül.

Unter aeroben Bedingungen wird Pyruvat durch Glykolyse in Acetyl-CoA umgewandelt und im Tricarbonsäurezyklus (Zitronensäurezyklus) zu CO2 oxidiert. In diesem Fall passieren die bei den Reaktionen dieses Zyklus freigesetzten Elektronen NADH und FADH 2 zu 0 2 – dem endgültigen Akzeptor. Der Elektronentransport ist mit der Entstehung eines Protonengradienten in der Mitochondrienmembran verbunden, dessen Energie dann durch oxidative Phosphorylierung für die ATP-Synthese genutzt wird. Betrachten wir diese Reaktionen.

Unter aeroben Bedingungen durchläuft Brenztraubensäure (1. Stufe) eine oxidative Decarboxylierung, die effizienter ist als die Umwandlung in Milchsäure, wobei Acetyl-CoA entsteht (2. Stufe), das zu den Endprodukten des Glukoseabbaus – CO 2 und H – oxidiert werden kann 2 0 (3. Stufe). G. Krebs (1900-1981), ein deutscher Biochemiker, der die Oxidation einzelner organischer Säuren untersucht hatte, kombinierte deren Reaktionen in einem einzigen Zyklus. Ihm zu Ehren wird der Tricarbonsäure-Zyklus daher oft als Krebs-Zyklus bezeichnet.

Die Oxidation von Brenztraubensäure zu Acetyl-CoA erfolgt in Mitochondrien unter Beteiligung von drei Enzymen (Pyruvatdehydrogenase, Lipoamiddehydrogenase, Lipoylacetyltransferase) und fünf Coenzymen (NAD, FAD, Thiaminpyrophosphat, Liponsäureamid, Coenzym A). Diese vier Coenzyme enthalten B-Vitamine (B x, B 2, B 3, B 5), was auf den Bedarf dieser Vitamine für die normale Oxidation von Kohlenhydraten hinweist. Unter dem Einfluss dieses komplexen Enzymsystems wird Pyruvat in einer oxidativen Decarboxylierungsreaktion in die aktive Form der Essigsäure umgewandelt – Acetyl-Coenzym A:

Unter physiologischen Bedingungen ist Pyruvatdehydrogenase ein ausschließlich irreversibles Enzym, was die Unmöglichkeit erklärt, Fettsäuren in Kohlenhydrate umzuwandeln.

Das Vorhandensein einer hochenergetischen Bindung im Acetyl-CoA-Molekül weist auf die hohe Reaktivität dieser Verbindung hin. Insbesondere kann Acetyl-CoA in Mitochondrien zur Energiegewinnung wirken; in der Leber geht überschüssiges Acetyl-CoA zur Synthese von Ketonkörpern über; im Zytosol ist es an der Synthese beteiligt komplexe Moleküle, wie Steroide und Fettsäure.

Acetyl-CoA, das bei der Reaktion der oxidativen Decarboxylierung von Brenztraubensäure entsteht, gelangt in den Tricarbonsäurezyklus (Krebs-Zyklus). Der Krebszyklus, der letzte katabolische Weg für die Oxidation von Kohlenhydraten, Fetten und Aminosäuren, ist im Wesentlichen ein „Stoffwechselkessel“. Die ausschließlich in Mitochondrien ablaufenden Reaktionen des Krebs-Zyklus werden auch Zitronensäure-Zyklus oder Tricarbonsäure-Zyklus (TCA-Zyklus) genannt.

Einer von wichtige Funktionen Der Zyklus der Tricarbonsäuren ist die Erzeugung reduzierter Coenzyme (3 Moleküle NADH + H + und 1 Molekül FADH 2), gefolgt von der Übertragung von Wasserstoffatomen oder deren Elektronen auf den endgültigen Akzeptor – molekularen Sauerstoff. Dieser Transport geht mit einem starken Rückgang der freien Energie einher, von der ein Teil im Prozess der oxidativen Phosphorylierung zur Speicherung in Form von ATP genutzt wird. Es ist klar, dass der Tricarbonsäurezyklus aerob und sauerstoffabhängig ist.

1. Die erste Reaktion des Tricarbonsäurezyklus ist die Kondensation von Acetyl-CoA und Oxalessigsäure unter Beteiligung des mitochondrialen Matrixenzyms Citratsynthase zu Zitronensäure.

2. Unter dem Einfluss des Enzyms Aconitase, das die Entfernung eines Wassermoleküls aus Citrat katalysiert, dreht sich letzteres

zu cis-Aconitsäure. Wasser verbindet sich mit Cis-Aconitsäure und wird zu Isocitronensäure.

3. Das Enzym Isocitratdehydrogenase katalysiert dann die erste Dehydrogenasereaktion des Zitronensäurezyklus, bei der Isozitronensäure durch oxidative Decarboxylierung in α-Ketoglutarsäure umgewandelt wird:

Bei dieser Reaktion werden das erste Molekül CO 2 und das erste Molekül des NADH 4-H + -Zyklus gebildet.

4. Die weitere Umwandlung von α-Ketoglutarsäure in Succinyl-CoA wird durch den Multienzymkomplex der α-Ketoglutarsäuredehydrogenase katalysiert. Diese Reaktion ist chemisch analog zur Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion. Es handelt sich um Liponsäure, Thiaminpyrophosphat, HS-KoA, NAD +, FAD.

Als Ergebnis dieser Reaktion entsteht erneut ein NADH + H + und CO 2 -Molekül.

5. Das Succinyl-CoA-Molekül verfügt über eine hochenergetische Bindung, deren Energie in der nächsten Reaktion in Form von GTP gespeichert wird. Unter dem Einfluss des Enzyms Succinyl-CoA-Synthetase wird Succinyl-CoA in freie Bernsteinsäure umgewandelt. Beachten Sie, dass Bernsteinsäure auch aus Methylmalonyl-CoA durch Oxidation von Fettsäuren mit einer ungeraden Anzahl an Kohlenstoffatomen gewonnen werden kann.

Diese Reaktion ist ein Beispiel für die Substratphosphorylierung, da das energiereiche GTP-Molekül in diesem Fall ohne Beteiligung der Elektronen- und Sauerstofftransportkette gebildet wird.

6. Bernsteinsäure wird bei der Succinat-Dehydrogenase-Reaktion zu Fumarsäure oxidiert. Succinatdehydrogenase, ein typisches eisenschwefelhaltiges Enzym, dessen Coenzym FAD ist. Succinatdehydrogenase ist das einzige Enzym, das in der inneren Mitochondrienmembran verankert ist, während alle anderen Zyklusenzyme in der Mitochondrienmatrix lokalisiert sind.

7. Anschließend erfolgt die Hydratisierung der Fumarsäure zu Apfelsäure unter dem Einfluss des Enzyms Fumarase reversible Reaktion unter physiologischen Bedingungen:

8. Die letzte Reaktion des Tricarbonsäurezyklus ist die Malat-Dehydrogenase-Reaktion unter Beteiligung des aktiven Enzyms mitochondriale NAD~-abhängige Malat-Dehydrogenase, bei der das dritte Molekül reduzierten NADH + H + gebildet wird:

Die Bildung von Oxalessigsäure (Oxalacetat) schließt eine Umdrehung des Tricarbonsäurezyklus ab. Oxalessigsäure kann bei der Oxidation eines zweiten Moleküls Acetyl-CoA verwendet werden, und dieser Reaktionszyklus kann viele Male wiederholt werden, was ständig zur Produktion von Oxalessigsäure führt.

Somit führt die Oxidation eines Moleküls Acetyl-CoA im TCA-Zyklus als Substrat des Zyklus zur Produktion eines Moleküls GTP, drei Molekülen NADP + H + und eines Moleküls FADH 2. Oxidation dieser Reduktionsmittel in der biologischen Oxidationskette

Die Lenition führt zur Synthese von 12 ATP-Molekülen. Diese Rechnung wird anhand des Themas „Biologische Oxidation“ deutlich: Die Aufnahme eines NAD+-Moleküls in das Elektronentransportsystem geht letztlich mit der Bildung von 3 ATP-Molekülen einher, die Aufnahme eines FADH 2-Moleküls sorgt für die Bildung von 2 ATP-Molekülen, und ein GTP-Molekül entspricht 1 ATP-Molekül.

Beachten Sie, dass zwei Kohlenstoffatome von Adetyl-CoA in den Tricarbonsäurezyklus eintreten und zwei Kohlenstoffatome den Zyklus als CO 2 in Decarboxylierungsreaktionen verlassen, die durch Isocitratdehydrogenase und Alpha-Ketoglutaratdehydrogenase katalysiert werden.

Bei der vollständigen Oxidation eines Glucosemoleküls unter aeroben Bedingungen zu C0 2 und H 2 0 erfolgt die Bildung von Energie in Form von ATP:

• 4 Moleküle ATP bei der Umwandlung eines Glukosemoleküls in 2 Moleküle Brenztraubensäure (Glykolyse);
• 6 ATP-Moleküle, die bei der 3-Phosphoglycerinaldehyd-Dehydrogenase-Reaktion (Glykolyse) entstehen;
• 30 ATP-Moleküle, die während der Oxidation von zwei Molekülen Brenztraubensäure in der Pyruvat-Dehydrogenase-Reaktion und bei den anschließenden Umwandlungen von zwei Molekülen Acetyl-CoA zu CO 2 und H 2 0 im Tricarbonsäurezyklus gebildet werden. Daher kann die Gesamtenergieausbeute aus der vollständigen Oxidation eines Glucosemoleküls 40 ATP-Moleküle betragen. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass bei der Oxidation von Glucose zwei ATP-Moleküle verbraucht werden, und zwar auf der Stufe der Umwandlung von Glucose in Glucose-6-phosphat und auf der Stufe der Umwandlung von Fructose-6-phosphat in Fructose-1,6- Diphosphat. Daher beträgt die „Netto“-Energieausbeute aus der Oxidation eines Glucosemoleküls 38 ATP-Moleküle.

Sie können die Energetik der anaeroben Glykolyse und des aeroben Abbaus von Glukose vergleichen. Von den 688 kcal Energie, die theoretisch in 1 Gramm Glucosemolekül (180 g) enthalten sind, sind 20 kcal in zwei enthalten ATP-Moleküle, gebildet bei den Reaktionen der anaeroben Glykolyse, und theoretisch verbleiben 628 kcal in Form von Milchsäure.

Unter aeroben Bedingungen werden aus 688 kcal eines Grammmoleküls Glucose in 38 ATP-Molekülen 380 kcal gewonnen. Somit ist die Effizienz der Glukosenutzung unter aeroben Bedingungen etwa 19-mal höher als bei der anaeroben Glykolyse.

Es ist zu beachten, dass alle Oxidationsreaktionen (Oxidation von Triosephosphat, Brenztraubensäure, vier Oxidationsreaktionen des Tricarbonsäurezyklus) miteinander konkurrieren ATP-Synthese aus ADP und F neor (Pasteur-Effekt). Dies bedeutet, dass das bei Oxidationsreaktionen entstehende Molekül NADH + H + die Wahl zwischen den Reaktionen des Atmungssystems, bei denen Wasserstoff in Sauerstoff umgewandelt wird, und des Enzyms LDH, bei dem Wasserstoff in Brenztraubensäure übertragen wird, hat.

In den frühen Stadien des Tricarbonsäurezyklus können seine Säuren den Zyklus verlassen, um an der Synthese anderer Zellverbindungen teilzunehmen, ohne die Funktion des Zyklus selbst zu stören. An der Regulierung der Aktivität des Tricarbonsäurezyklus sind verschiedene Faktoren beteiligt. Darunter sind vor allem die Versorgung mit Acetyl-CoA-Molekülen, die Aktivität des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes, die Aktivität der Komponenten der Atmungskette und die damit verbundene oxidative Phosphorylierung sowie der Gehalt an Oxalessigsäure zu nennen.

Molekularer Sauerstoff ist nicht direkt am Tricarbonsäurezyklus beteiligt, seine Reaktionen finden jedoch nur unter aeroben Bedingungen statt, da NAD ~ und FAD in Mitochondrien nur durch die Übertragung von Elektronen auf molekularen Sauerstoff regeneriert werden können. Hervorzuheben ist, dass die Glykolyse im Gegensatz zum Tricarbonsäurezyklus auch unter anaeroben Bedingungen möglich ist, da NAD~ beim Übergang von Brenztraubensäure zu Milchsäure regeneriert wird.

Neben der Bildung von ATP gibt es im Tricarbonsäurezyklus noch eine weitere wichtig: Der Kreislauf stellt Zwischenstrukturen für verschiedene Biosynthesen des Körpers bereit. Beispielsweise stammen die meisten Atome von Porphyrinen aus Succinyl-CoA, viele Aminosäuren sind Derivate von α-Ketoglutarsäure und Oxalessigsäure und Fumarsäure entsteht im Prozess der Harnstoffsynthese. Dies zeigt die Integrität des Tricarbonsäurezyklus im Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen.

Wie die Reaktionen der Glykolyse zeigen, liegt die Fähigkeit der meisten Zellen zur Energiegewinnung in ihren Mitochondrien. Die Anzahl der Mitochondrien in verschiedenen Geweben hängt mit den physiologischen Funktionen der Gewebe zusammen und spiegelt ihre Fähigkeit wider, an aeroben Bedingungen teilzunehmen. Beispielsweise verfügen rote Blutkörperchen über keine Mitochondrien und sind daher nicht in der Lage, mithilfe von Sauerstoff als Elektronenakzeptor Energie zu erzeugen. Bei der Funktion des Herzmuskels unter aeroben Bedingungen wird jedoch die Hälfte des Volumens des Zellzytoplasmas durch Mitochondrien repräsentiert. Auch die Leber ist auf aerobe Bedingungen angewiesen verschiedene Funktionen und Hepatozyten von Säugetieren enthalten bis zu zweitausend Mitochondrien in einer Zelle.

Mitochondrien umfassen zwei Membranen – eine äußere und eine innere. Die äußere Membran ist einfacher, besteht zu 50 % aus Fetten und zu 50 % aus Proteinen und hat relativ wenige Funktionen. Die innere Membran ist strukturell und funktionell komplexer. Ungefähr 80 % seines Volumens sind Proteine. Es enthält die meisten Enzyme, die am Elektronentransport und der oxidativen Phosphorylierung beteiligt sind, Stoffwechselintermediäre und Adeninnukleotide zwischen dem Zytosol und der mitochondrialen Matrix.

Verschiedene an Redoxreaktionen beteiligte Nukleotide wie NAD+, NADH, NADP+, FAD und FADH 2 dringen nicht in die innere Mitochondrienmembran ein. Acetyl-CoA kann nicht vom mitochondrialen Kompartiment in das Zytosol gelangen, wo es für die Synthese von Fettsäuren oder Sterolen benötigt wird. Daher wird intramitochondriales Acetyl-CoA in der Citrat-Synthase-Reaktion des Tricarbonsäurezyklus umgewandelt und gelangt in dieser Form in das Zytosol.

Dann tritt Acetyl-SCoA ein, das bei der PVK-Dehydrogenase-Reaktion gebildet wird Tricarbonsäurezyklus(TCA-Zyklus, Zitronensäure-Zyklus, Krebs-Zyklus). Neben Pyruvat umfasst der Kreislauf auch Ketosäuren, die aus dem Abbau von Aminosäuren oder anderen Substanzen stammen.

Tricarbonsäurezyklus

Der Zyklus geht weiter Mitochondriale Matrix und vertritt Oxidation Moleküle Acetyl-SCoA in acht aufeinanderfolgenden Reaktionen.

In der ersten Reaktion binden sie Acetyl Und Oxalacetat(Oxalessigsäure) zu bilden Zitrat(Zitronensäure), dann kommt es zur Isomerisierung der Zitronensäure Isocitrat und zwei Dehydrierungsreaktionen mit gleichzeitiger Freisetzung von CO 2 und Reduktion von NAD.

In der fünften Reaktion entsteht GTP, das ist die Reaktion Substratphosphorylierung. Als nächstes erfolgt nacheinander die FAD-abhängige Dehydrierung Succinat(Bernsteinsäure), Hydratation fumarova Säure zu Malat(Äpfelsäure), dann entsteht NAD-abhängige Dehydrierung Oxalacetat.

Als Ergebnis nach acht Reaktionen des Zyklus wieder Es entsteht Oxalacetat .

Die letzten drei Reaktionen bilden die sogenannten biochemisches Motiv(FAD-abhängige Dehydrierung, Hydratation und NAD-abhängige Dehydrierung, es wird verwendet, um eine Ketogruppe in die Succinatstruktur einzuführen. Dieses Motiv ist auch in Fettsäure-β-Oxidationsreaktionen vorhanden. In umgekehrter Reihenfolge (Reduktion, de(Hydratation und Reduktion) wird dieses Motiv bei Fettsäuresynthesereaktionen beobachtet.

Funktionen des TsTK

1. Energie

• Generation Wasserstoffatome für die Funktion der Atmungskette, nämlich drei Moleküle NADH und ein Molekül FADH2,
• Einzelmolekülsynthese GTF(entspricht ATP).

2. Anabol. Im TCC werden gebildet

• Häm-Vorläufer Succinyl-SCoA,
• Ketosäuren, die in Aminosäuren umgewandelt werden können - α-Ketoglutarat für Glutaminsäure, Oxalacetat für Asparaginsäure,
• Zitronensäure, zur Synthese von Fettsäuren verwendet,
• Oxalacetat, wird zur Glukosesynthese verwendet.

Anabole Reaktionen des TCA-Zyklus

Regulierung des Tricarbonsäurezyklus

Allosterische Regulierung

Enzyme, die die 1., 3. und 4. Reaktion des TCA-Zyklus katalysieren, reagieren empfindlich darauf allosterische Regulation Metaboliten:

Regulierung der Oxalacetat-Verfügbarkeit

Hauptsächlich Und hauptsächlich Der Regulator des TCA-Zyklus ist Oxalacetat bzw. dessen Verfügbarkeit. Das Vorhandensein von Oxalacetat rekrutiert Acetyl-SCoA in den TCA-Zyklus und startet den Prozess.

Normalerweise hat die Zelle Gleichgewicht zwischen der Bildung von Acetyl-SCoA (aus Glucose, Fettsäuren oder Aminosäuren) und der Menge an Oxalacetat. Quellen für Oxalacetat sind

1)Brenztraubensäure, gebildet aus Glucose oder Alanin,

Synthese von Oxalacetat aus Pyruvat

Regulierung der Enzymaktivität Pyruvatcarboxylase unter Beteiligung durchgeführt Acetyl-SCoA. Es ist allosterisch Aktivator Enzym, und ohne es ist Pyruvatcarboxylase praktisch inaktiv. Wenn sich Acetyl-SCoA ansammelt, beginnt das Enzym zu wirken und es entsteht Oxalacetat, aber natürlich nur in Gegenwart von Pyruvat.

2) Erhalt von Asparaginsäure als Ergebnis einer Transaminierung oder aus dem AMP-IMP-Zyklus,

3) Kommt von Fruchtsäuren der Zyklus selbst (Bernsteinsäure, α-Ketoglutarsäure, Äpfelsäure, Zitronensäure), der beim Abbau von Aminosäuren oder in anderen Prozessen entsteht. Mehrheitlich Aminosäuren Während ihres Katabolismus können sie sich in Metaboliten des TCA-Zyklus umwandeln, die dann in Oxalacetat umgewandelt werden, das ebenfalls die Aktivität des Zyklus aufrechterhält.

Auffüllung des Metabolitenpools des TCA-Zyklus aus Aminosäuren

Als Reaktionen der Wiederauffüllung des Zyklus mit neuen Metaboliten (Oxalacetat, Citrat, α-Ketoglutarat usw.) werden bezeichnet anaplerotisch.

Die Rolle von Oxalacetat im Stoffwechsel

Ein Beispiel für eine bedeutende Rolle Oxalacetat dient der Aktivierung der Synthese von Ketonkörpern und Ketoazidose Blutplasma bei unzureichend Menge Oxalacetat in der Leber. Dieser Zustand wird während der Dekompensation eines insulinabhängigen Diabetes mellitus (Typ-1-Diabetes) und während des Fastens beobachtet. Bei diesen Störungen wird der Prozess der Gluconeogenese in der Leber aktiviert, d.h. die Bildung von Glukose aus Oxalacetat und anderen Metaboliten, was zu einer Verringerung der Oxalacetatmenge führt. Die gleichzeitige Aktivierung der Fettsäureoxidation und die Akkumulation von Acetyl-SCoA löst einen Backup-Weg für die Nutzung der Acetylgruppe aus – Synthese von Ketonkörpern. In diesem Fall kommt es zu einer Blutübersäuerung im Körper ( Ketoazidose) mit einem charakteristischen Krankheitsbild: Schwäche, Kopfschmerzen, Schläfrigkeit, verminderter Muskeltonus, Körpertemperatur und Blutdruck.

Veränderungen in der Geschwindigkeit von TCA-Zyklusreaktionen und die Gründe für die Ansammlung von Ketonkörpern unter bestimmten Bedingungen

Die beschriebene Regulationsmethode unter Beteiligung von Oxalacetat ist ein Beispiel für die schöne Formulierung „ Fette verbrennen in der Flamme von Kohlenhydraten„Das impliziert, dass die „Verbrennungsflamme“ von Glukose zum Auftreten von Pyruvat führt und Pyruvat nicht nur in Acetyl-SCoA, sondern auch in umgewandelt wird Oxalacetat. Die Anwesenheit von Oxalacetat gewährleistet den Einschluss der gebildeten Acetylgruppe Fettsäuren in Form von Acetyl-SCoA, in der ersten Reaktion des TCA-Zyklus.

Im Falle einer großflächigen „Verbrennung“ von Fettsäuren, die währenddessen in den Muskeln beobachtet wird körperliche Arbeit und in der Leber Fasten hängt die Eintrittsgeschwindigkeit von Acetyl-SCoA in die Reaktion des TCA-Zyklus direkt von der Menge an Oxalacetat (oder oxidierter Glucose) ab.

Wenn die Menge an Oxalacetat in Hepatozyten Reicht nicht aus (es gibt keine Glucose oder es wird nicht zu Pyruvat oxidiert), dann geht die Acetylgruppe in die Synthese von Ketonkörpern über. Dies geschieht, wenn langes Fasten Und Diabetes mellitus Typ 1.

Dieser Stoffwechselweg ist nach seinem Entdecker G. Krebs benannt, der für diese Entdeckung 1953 (zusammen mit F. Lipman) den Nobelpreis erhielt. Der Zitronensäurezyklus fängt den Großteil der freien Energie ein, die beim Abbau von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten in der Nahrung entsteht. Der Krebszyklus ist der zentrale Stoffwechselweg.

Acetyl-CoA, das durch oxidative Decarboxylierung von Pyruvat in der mitochondrialen Matrix entsteht, ist an einer Kette aufeinanderfolgender Oxidationsreaktionen beteiligt. Es gibt acht solcher Reaktionen.

1. Reaktion – Bildung von Zitronensäure. Citrat entsteht durch Kondensation des Acetylrests von Acetyl-CoA mit Oxalacetat (OA) unter Verwendung des Enzyms Citratsynthase (unter Beteiligung von Wasser):

Diese Reaktion ist praktisch irreversibel, da sie die energiereiche Thioetherbindung Acetyl~S-CoA auflöst.

2. Reaktion – Bildung von Isozitronensäure. Diese Reaktion wird durch ein eisenhaltiges (Fe – Nicht-Häm) Enzym – Aconitase – katalysiert. Die Reaktion verläuft über die Bildungsphase cis-Aconitsäure (Zitronensäure wird unter Bildung von Wasser dehydriert). cis-Aconitsäure, die durch Zugabe eines Wassermoleküls in Isozitronensäure umgewandelt wird.

3. Reaktion – Dehydrierung und direkte Decarboxylierung von Isozitronensäure. Die Reaktion wird durch das NAD+-abhängige Enzym Isocitratdehydrogenase katalysiert. Das Enzym erfordert die Anwesenheit von Mangan- (oder Magnesium-)Ionen. Da die Isocitratdehydrogenase von Natur aus ein allosterisches Protein ist, benötigt sie einen spezifischen Aktivator – ADP.

4. Reaktion – oxidative Decarboxylierung von α-Ketoglutarsäure. Der Prozess wird durch die α-Ketoglutarat-Dehydrogenase katalysiert - ein Enzymkomplex, der in Struktur und Wirkungsmechanismus dem Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex ähnelt. Es enthält die gleichen Coenzyme: TPP, LA und FAD – die komplexeigenen Coenzyme; CoA-SH und NAD+ sind externe Coenzyme.

5. Reaktion – Substratphosphorylierung. Der Kern der Reaktion ist die Übertragung reich an Energie Bindungen von Succinyl-CoA (einer hochenergetischen Verbindung) an HDF unter Beteiligung von Phosphorsäure – dabei entsteht GTP, dessen Molekül reagiert Rephosphorylierung mit ADP wird ATP gebildet.

6. Reaktion – Dehydrierung von Bernsteinsäure mit Succinatdehydrogenase. Das Enzym überträgt Wasserstoff direkt vom Substrat (Succinat) auf Ubichinon in der inneren Mitochondrienmembran. Succinatdehydrogenase – Komplex II der mitochondrialen Atmungskette. Das Coenzym in dieser Reaktion ist FAD.

7. Reaktion – die Bildung von Apfelsäure durch das Enzym Fumarase. Fumarase (Fumarathydratase) hydratisiert Fumarsäure – dabei entsteht Apfelsäure und ihre L-Form, da das Enzym stereospezifisch ist.

8. Reaktion – Bildung von Oxalacetat. Die Reaktion wird katalysiert Malatdehydrogenase , dessen Coenzym NAD + ist. Das unter der Wirkung des Enzyms gebildete Oxalacetat wird wieder in den Krebszyklus einbezogen und der gesamte zyklische Prozess wiederholt sich.

Die letzten drei Reaktionen sind reversibel, aber da NADH?H + von der Atmungskette eingefangen wird, verschiebt sich das Gleichgewicht der Reaktion nach rechts, d.h. zur Bildung von Oxalacetat. Wie Sie sehen können, gibt es während einer Umdrehung des Zyklus eine solche vollständige Oxidation, „Verbrennung“, Acetyl-CoA-Moleküle. Während des Zyklus werden reduzierte Formen von Nikotinamid und Flavin-Coenzymen gebildet, die in der mitochondrialen Atmungskette oxidiert werden. Somit ist der Krebszyklus in vollem Gange enge Beziehung mit dem Prozess der Zellatmung.

Die Funktionen des Tricarbonsäurezyklus sind vielfältig:

· Integrativ - Der Krebszyklus ist ein zentraler Stoffwechselweg, der die Prozesse des Abbaus und der Synthese der wichtigsten Bestandteile der Zelle vereint.

· Anabol - Zyklussubstrate werden für die Synthese vieler anderer Verbindungen verwendet: Oxalacetat wird für die Synthese von Glucose (Glukoneogenese) und die Synthese von Asparaginsäure, Acetyl-CoA – für die Synthese von Häm, α-Ketoglutarat – für die Synthese von Glutaminsäure verwendet Säure, Acetyl-CoA – für die Synthese von Fettsäuren, Cholesterin, Steroidhormonen, Acetonkörpern usw.

· Katabolisch - In diesem Zyklus vollenden die Abbauprodukte von Glukose, Fettsäuren und ketogenen Aminosäuren ihre Reise - sie werden alle in Acetyl-CoA umgewandelt; Glutaminsäure – in α-Ketoglutarsäure; Asparaginsäure - in Oxalacetat usw.

· Eigentlich Energie - Eine der Reaktionen des Zyklus (Zersetzung von Succinyl-CoA) ist eine Substratphosphorylierungsreaktion. Bei dieser Reaktion entsteht ein Molekül GTP (die Rephosphorylierungsreaktion führt zur Bildung von ATP).

· Wasserstoffspender - Unter Beteiligung von drei NAD + -abhängigen Dehydrogenasen (Isocitrat-, α-Ketoglutarat- und Malat-Dehydrogenasen) und der FAD-abhängigen Succinat-Dehydrogenase werden 3 NADH?H + und 1 FADH 2 gebildet. Diese reduzierten Coenzyme sind Wasserstoffspender für die mitochondriale Atmungskette; die Energie des Wasserstofftransfers wird für die Synthese von ATP genutzt.

· Anaplerotisch - Auffüllen. Erhebliche Mengen an Substraten des Krebszyklus werden für die Synthese verschiedener Verbindungen verwendet und verlassen den Zyklus. Eine der Reaktionen, die diese Verluste kompensiert, ist die durch Pyruvatcarboxylase katalysierte Reaktion.

Die Geschwindigkeit der Reaktion des Krebszyklus wird durch den Energiebedarf der Zelle bestimmt

Die Reaktionsgeschwindigkeit des Krebszyklus korreliert mit der Intensität des Prozesses der Gewebeatmung und der damit verbundenen oxidativen Phosphorylierung – Atemkontrolle. Alle Metaboliten, die eine ausreichende Energieversorgung der Zelle widerspiegeln, sind Inhibitoren des Krebszyklus. Ein Anstieg des ATP/ADP-Verhältnisses ist ein Indikator für eine ausreichende Energieversorgung der Zelle und verringert die Aktivität des Zyklus. Ein Anstieg des Verhältnisses von NAD + / NADH, FAD / FADH 2 weist auf einen Energiemangel hin und ist ein Signal für die Beschleunigung von Oxidationsprozessen im Krebszyklus.

Die Hauptwirkung der Regulatoren zielt auf die Aktivität von drei Schlüsselenzymen ab: Citratsynthase, Isocitratdehydrogenase und a-Ketoglutaratdehydrogenase. Allosterische Inhibitoren der Citrat-Synthase sind ATP und Fettsäuren. In manchen Zellen spielen Citrat und NADH die Rolle ihrer Inhibitoren. Isocitratdehydrogenase wird durch ADP allosterisch aktiviert und durch steigende NADH+H + -Spiegel gehemmt.

Reis. 5.15. Tricarbonsäurezyklus (Krebs-Zyklus)

Letzteres ist auch ein Inhibitor der a-Ketoglutarat-Dehydrogenase, deren Aktivität mit steigendem Succinyl-CoA-Spiegel ebenfalls abnimmt.

Die Aktivität des Krebszyklus hängt maßgeblich von der Substratversorgung ab. Das ständige „Austreten“ von Substraten aus dem Kreislauf (z. B. bei einer Ammoniakvergiftung) kann zu erheblichen Störungen der Energieversorgung der Zellen führen.

Der Pentosephosphatweg der Glucoseoxidation dient der reduktiven Synthese in der Zelle.

Wie der Name schon sagt, produziert dieser Weg Pentosephosphate, die von der Zelle dringend benötigt werden. Da die Bildung von Pentosen mit einer Oxidation und Abspaltung des ersten Kohlenstoffatoms der Glukose einhergeht, wird dieser Weg auch als apotomisch (Apex- Spitze).

Der Pentosephosphatweg kann in zwei Teile unterteilt werden: oxidativ und nichtoxidativ. Im oxidativen Teil, der drei Reaktionen umfasst, entstehen NADPH?H + und Ribulose-5-phosphat. Im nichtoxidativen Teil wird Ribulose-5-phosphat in verschiedene Monosaccharide mit 3, 4, 5, 6, 7 und 8 Kohlenstoffatomen umgewandelt; Die Endprodukte sind Fructose-6-phosphat und 3-PHA.

· Oxidativer Teil . Erste Reaktion-Dehydrierung von Glucose-6-Phosphat durch Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase unter Bildung von δ-Lacton 6-Phosphogluconsäure und NADPH?H + (NADP +). - Coenzym Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase).

Zweite Reaktion- Hydrolyse von 6-Phosphogluconolacton durch Gluconolactonhydrolase. Das Reaktionsprodukt ist 6-Phosphogluconat.

Dritte Reaktion- Dehydrierung und Decarboxylierung von 6-Phosphogluconolacton durch das Enzym 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase, dessen Coenzym NADP + ist. Während der Reaktion wird das Coenzym wiederhergestellt und C-1-Glukose unter Bildung von Ribulose-5-Phosphat gespalten.

· Nicht oxidierender Teil . Im Gegensatz zur ersten, oxidativen Reaktion sind alle Reaktionen dieses Teils des Pentosephosphatwegs reversibel (Abb. 5.16).

Abb. 5.16. Oxidativer Teil des Pentosephosphatwegs (F-Variante)

Ribulose-5-phosphat kann isomerisieren (Enzym - Ketoisomerase ) in Ribose-5-phosphat umwandeln und epimerisieren (Enzym - Epimerase ) zu Xylulose-5-phosphat. Darauf folgen zwei Arten von Reaktionen: Transketolase und Transaldolase.

Transketolase(Coenzym – Thiaminpyrophosphat) spaltet ein Zwei-Kohlenstoff-Fragment ab und überträgt es auf andere Zucker (siehe Diagramm). Transaldolase transportiert Drei-Kohlenstoff-Fragmente.

Ribose-5-phosphat und Xylulose-5-phosphat reagieren zuerst. Dabei handelt es sich um eine Transketolase-Reaktion: Das 2C-Fragment wird von Xylulose-5-phosphat auf Ribose-5-phosphat übertragen.

Die beiden resultierenden Verbindungen reagieren dann in einer Transaldolase-Reaktion miteinander; In diesem Fall entstehen durch die Übertragung des 3C-Fragments von Sedoheptulose-7-phosphat auf 3-PHA Erythrose-4-phosphat und Fructose-6-phosphat. Dies ist die F-Variante des Pentosephosphatwegs . Es ist charakteristisch für Fettgewebe.

Reaktionen können jedoch auch einen anderen Weg nehmen (Abb. 5.17), dieser Weg wird als L-Variante bezeichnet. Es kommt in der Leber und anderen Organen vor. Dabei entsteht bei der Transaldolase-Reaktion Octulose-1,8-diphosphat.

Abb.5.17. Pentosephosphat (apotomischer) Weg des Glukosestoffwechsels (Octulose oder L-Variante)

Erythrose-4-phosphat und Fructose-6-phosphat können eine Transketolase-Reaktion eingehen, die zur Bildung von Fructose-6-phosphat und 3-PHA führt.

Die allgemeine Gleichung für die oxidativen und nichtoxidativen Teile des Pentosephosphatwegs kann wie folgt dargestellt werden:

Glucose-6-P + 7H 2 O + 12NADP + 5 Pentoso-5-P + 6CO 2 + 12 NADPH?H + + Fn.

Ich habe darüber gesprochen, was es eigentlich ist, warum der Krebszyklus benötigt wird und welchen Platz er im Stoffwechsel einnimmt. Kommen wir nun zu den Reaktionen dieses Zyklus selbst.

Ich werde gleich eine Reservierung vornehmen – für mich persönlich war das Auswendiglernen von Reaktionen eine völlig sinnlose Beschäftigung, bis ich die oben genannten Fragen geklärt habe. Wenn Sie die Theorie jedoch bereits verstanden haben, empfehle ich Ihnen, mit der Praxis fortzufahren.

Es gibt viele Möglichkeiten, den Krebs-Zyklus zu schreiben. Die häufigsten Optionen sind etwa diese:

Was mir jedoch am bequemsten erschien, war die Methode, Reaktionen aus dem guten alten Lehrbuch der Biochemie der Autoren T. T. Berezov aufzuschreiben. und Korovkina B.V.

Erste Reaktion

Das bereits bekannte Acetyl-CoA und Oxalacetat verbinden sich und verwandeln sich in Citrat, also in Zitronensäure.

Zweite Reaktion

Jetzt nehmen wir Zitronensäure und wenden es an Isozitronensäure. Ein anderer Name für diesen Stoff ist Isocitrat.

Tatsächlich ist diese Reaktion durch eine Zwischenstufe etwas komplizierter – die Bildung von cis-Aconitsäure. Aber ich habe beschlossen, es zu vereinfachen, damit Sie es besser im Gedächtnis behalten. Bei Bedarf können Sie hier den fehlenden Schritt ergänzen, wenn Sie sich an alles andere erinnern.

Im Wesentlichen haben die beiden Funktionsgruppen einfach ihre Plätze getauscht.

Dritte Reaktion

Wir haben also Isozitronensäure. Jetzt muss es decarboxyliert (das heißt, COOH wird entfernt) und dehydriert (das heißt, H wird entfernt) werden. Die resultierende Substanz ist a-Ketoglutarat.

Diese Reaktion zeichnet sich durch die Bildung des HADH 2-Komplexes aus. Das bedeutet, dass der NAD-Transporter Wasserstoff aufnimmt, um die Atmungskette zu starten.

Die Version der Krebs-Zyklus-Reaktionen im Lehrbuch von Berezov und Korovkin gefällt mir gerade deshalb, weil die an den Reaktionen beteiligten Atome und funktionellen Gruppen sofort deutlich sichtbar sind.

Vierte Reaktion

Auch hier funktioniert Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid wie ein Uhrwerk ÜBER. Dieser nette Träger kommt hierher, genau wie im letzten Schritt, um den Wasserstoff zu ergreifen und ihn in die Atmungskette zu befördern.

Die resultierende Substanz ist übrigens Succinyl-CoA, sollte dich nicht erschrecken. Succinat ist ein anderer Name für Bernsteinsäure, der Ihnen aus der Zeit der bioorganischen Chemie bekannt ist. Succinyl-Coa ist eine Verbindung aus Bernsteinsäure und Coenzym A. Wir können sagen, dass es sich um einen Ester der Bernsteinsäure handelt.

Fünfte Reaktion

Im vorherigen Schritt haben wir gesagt, dass Succinyl-CoA ein Ester der Bernsteinsäure ist. Und jetzt holen wir uns das Sama Bernsteinsäure, also Succinat, aus Succinyl-CoA. Ein äußerst wichtiger Punkt: In dieser Reaktion liegt Substratphosphorylierung.

Phosphorylierung im Allgemeinen (sie kann oxidativ und substratgebunden sein) ist die Hinzufügung einer Phosphorgruppe PO 3 zu BIP oder ATP, um eine vollständige Phosphorylierung zu erhalten GTF bzw. ATP. Das Substrat unterscheidet sich dadurch, dass dieselbe Phosphorgruppe von jeder Substanz, die sie enthält, abgerissen wird. Vereinfacht ausgedrückt wird es vom SUBSTRAT auf HDF oder ADP übertragen. Deshalb wird es „Substratphosphorylierung“ genannt.

Noch einmal: Am Anfang der Substratphosphorylierung steht ein Diphosphatmolekül – Guanosindiphosphat oder Adenosindiphosphat. Die Phosphorylierung besteht darin, dass ein Molekül mit zwei Phosphorsäureresten – HDP oder ADP – zu einem Molekül mit drei Phosphorsäureresten „komplettiert“ wird, um Guanosintriphosphat oder Adenosintriphosphat zu erzeugen. Dieser Prozess findet bei der Umwandlung von Succinyl-CoA in Succinat (d. h. Bernsteinsäure) statt.

Im Diagramm sind die Buchstaben F (n) zu sehen. Es bedeutet „anorganisches Phosphat“. Anorganisches Phosphat wird vom Substrat auf HDP übertragen, so dass die Reaktionsprodukte gutes, vollständiges GTP enthalten. Schauen wir uns nun die Reaktion selbst an:

Sechste Reaktion

Nächste Transformation. Dieses Mal wird die Bernsteinsäure, die wir im letzten Schritt erhalten haben, zu Fumarat Beachten Sie die neue Doppelbindung.

Das Diagramm zeigt deutlich, wie es an der Reaktion beteiligt ist MODE: Dieser unermüdliche Träger von Protonen und Elektronen nimmt Wasserstoff auf und schleppt ihn direkt in die Atmungskette.

Siebte Reaktion

Wir sind bereits am Ziel. Die vorletzte Stufe des Krebszyklus ist die Reaktion, die Fumarat in L-Malat umwandelt. L-Malat ist ein anderer Name L-Äpfelsäure, bekannt aus dem Kurs Bioorganische Chemie.

Wenn Sie sich die Reaktion selbst ansehen, werden Sie feststellen, dass sie erstens in beide Richtungen verläuft und zweitens ihr Wesen in der Hydratation besteht. Das heißt, Fumarat bindet einfach ein Wassermolekül an sich selbst, wodurch L-Äpfelsäure entsteht.

Achte Reaktion

Die letzte Reaktion des Krebszyklus ist die Oxidation von L-Äpfelsäure zu Oxalacetat, also zu Oxalessigsäure. Wie Sie wissen, sind „Oxalacetat“ und „Oxalessigsäure“ Synonyme. Sie erinnern sich wahrscheinlich daran, dass Oxalessigsäure ein Bestandteil der ersten Reaktion des Krebszyklus ist.

Hier bemerken wir die Besonderheit der Reaktion: Bildung von NADH 2, das Elektronen in die Atmungskette transportiert. Vergessen Sie auch nicht die Reaktionen 3,4 und 6, dort werden auch Elektronen- und Protonenträger für die Atmungskette gebildet.

Wie Sie sehen können, habe ich die Reaktionen, bei denen NADH und FADH2 gebildet werden, speziell rot hervorgehoben. Dies sind sehr wichtige Stoffe für die Atmungskette. Ich habe die Reaktion, bei der die Substratphosphorylierung stattfindet und GTP erzeugt wird, grün hervorgehoben.

Wie kann man sich das alles merken?

Eigentlich ist es gar nicht so schwierig. Nachdem Sie meine beiden Artikel sowie Ihr Lehrbuch und Ihre Vorlesungen vollständig gelesen haben, müssen Sie nur noch das Schreiben dieser Reaktionen üben. Ich empfehle, sich den Krebs-Zyklus in Blöcken zu je 4 Reaktionen zu merken. Schreiben Sie diese 4 Reaktionen mehrmals auf und wählen Sie für jede eine Assoziation aus, die zu Ihrem Gedächtnis passt.

Ich konnte mich zum Beispiel sofort sehr gut an die zweite Reaktion erinnern, bei der aus Zitronensäure Isozitronensäure entsteht (was, glaube ich, jedem aus der Kindheit bekannt ist).

Sie können auch Mnemoniken verwenden wie: „ Eine ganze Ananas und ein Stück Soufflé ist heute eigentlich mein Mittagessen, was der Reihe entspricht - Citrat, cis-Aconitat, Isocitrat, Alpha-Ketoglutarat, Succinyl-CoA, Succinat, Fumarat, Malat, Oxalacetat.“ Es gibt noch eine Menge mehr davon.

Aber ehrlich gesagt mochte ich solche Gedichte fast nie. Meiner Meinung nach ist es einfacher, sich den Reaktionsablauf selbst zu merken. Es hat mir sehr geholfen, den Krebs-Zyklus in zwei Teile zu unterteilen, in denen ich jeweils mehrmals pro Stunde das Schreiben geübt habe. Dies geschah in der Regel in Lehrveranstaltungen wie Psychologie oder Bioethik. Das ist sehr praktisch – ohne von der Vorlesung abgelenkt zu werden, können Sie buchstäblich eine Minute damit verbringen, die Reaktionen so aufzuschreiben, wie Sie sie sich merken, und sie dann mit der richtigen Option zu überprüfen.

Übrigens verlangen Lehrkräfte an manchen Universitäten bei Prüfungen und Prüfungen in Biochemie keine Kenntnisse über die Reaktionen selbst. Sie müssen nur wissen, was der Krebs-Zyklus ist, wo er auftritt, welche Merkmale und Bedeutung er hat und natürlich die Kette der Transformationen selbst. Nur die Kette kann ohne Formeln benannt werden, indem nur die Namen der Stoffe verwendet werden. Meiner Meinung nach ist dieser Ansatz nicht ohne Bedeutung.

Ich hoffe, mein Leitfaden zum TCA-Zyklus war hilfreich für Sie. Und ich möchte Sie daran erinnern, dass diese beiden Artikel kein vollständiger Ersatz für Ihre Vorlesungen und Lehrbücher sind. Ich habe sie nur geschrieben, damit Sie ungefähr verstehen, was der Krebszyklus ist. Wenn Sie plötzlich einen Fehler in meinem Leitfaden sehen, schreiben Sie bitte in den Kommentaren darüber. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!