Cyklus kyseliny citrónové
Cyklus kyseliny citrónové
• konečná metabolická dráha oxidující acetylKoA na CO2
• probíhá v mitochondriích
• Acetyl-CoA vstupuje do cyklu a kondenzuje s oxalacetátem (4 uhlíky) na citrát –
kyselinu citrónovou (6 uhlíků).
• Postupné dekarboxylace a oxidace uvolňují oxid uhličitý jako odpadní produkt, hlavně
ale dochází k redukci koenzymů. Konečným produktem je opět oxalacetát.
• Oxalacetát kondenzuje s dalším acetyl-CoA a cyklus se opakuje
Výtěžek citrátového cyklu
• Během jedné otáčky vznikne při substrátové fosforylaci 1 molekula ATP.
• Při oxidaci acetyl-CoA se při každé otáčce cyklu vytvoří 3 molekuly NADH+H+
jedna molekula FADH2. Při oxidativní fosforylaci v dýchacím řetězci se při oxidaci
NADH+H+
ATP.
• Oxidací jedné molekuly acetyl-CoA by tedy mělo vzniknout 12 molekul ATP. Ve
skutečnosti se ale vytvoří asi 10 ATP.
Regulace cyklu
• Citrátsynthasa, isocitrátdehydrogenasa a α-ketoglutarátdehydrogenásový komplex jsou
enzymy, které jsou alostericky inhibované vysokou koncentrací ATP. To zabraňuje
nadměrné spotřebě acetyl-CoA.
• Některé enzymy jsou inhibovány, pokud je v mitochondrii velké množství
redukovaných koenzymů. Rychlost zpětné oxidace koenzymů je závislá na dýchacím
řetězci, tedy i na dostupnosti kyslíku. Nepřítomnost nebo částečný nedostatek O2
způsobí úplnou nebo částečnou inhibici cyklu. Naopak zvýšená rychlost respirace, ke
které dochází při zvýšené potřebě ATP, zvyšuje i aktivitu citrátového cyklu.
Úloha citrátového cyklu v metabolismu
• Citrátový cyklus nemusí proběhnout celý, některé jeho meziprodukty mohou být
substrátem pro jiné metabolické dráhy, naopak jiné dráhy končí v některé součásti
cyklu.
• Citrátový cyklus plní funkci v oxidativních i syntetických pochodech, je tvz.
amfibolický.
• Oxalacetát může být přeměnen na pyruvát a použit ke glukoneogenezi, tzn. pro
syntézu sacharidů. Cyklus může sloužit také jako zdroj uhlíkových koster k syntéze
postradatelných aminokyselin.
• Naopak po transaminaci a deaminaci mohou aminokyseliny do cyklu vstupovat:
na NAD+
vytváří 3 molekuly ATP, při oxidaci FADH2 se tvoří 2 molekuly
• Glycin, alanin, cystein, hydroxyprolin, serin, threonin a tryptofan tvoří pyruvát,
ze kterého je syntetizován acetyl-CoA; arginin, histidin, glutamin a prolin jsou
substrátem pro tvorbu α-ketoglutarátu, isoleucin, methionin a valin tvoří sukcinyl-
CoA, tyrosin a fenylalanin tvoří fumarát.
• Acetyl-CoA je hlavním substrátem pro syntézu mastných kyselin.
Oxidační fosforylace
• Vnitřní membrána mitochondrií je pro vodíkové ionty neprostupná. Díky činnosti
protonových pump dýchacího řetězce se na membráně tvoří gradient, ionty mají snahu
vyrovnat koncentrace na obou stranách membrány.
• Jediný způsob, jak se mohou vodíkové ionty dostat na druhou stranu membrány, je
projít skrze ATP-syntházu, enzym, který je zakotvený v membráně a tvoří kanál pro
průchod iontů. Zároveň využívá jejich energie k syntéze ATP
• Naprostá většina energie se uvolní při oxidaci NADH2 kyslíkem, a protony dodávají
energii komplexům (I, III, IV) na mitochondriální matrixu
Využití ATP
• Při štěpení ATP na ADP za standardních podmínek (koncentrace látek 1mol.dm3
vzniká 33 KJ.mol-1
• V buňce obvykle okolo 50 KJ.mol-1
• ATP + H2O → ADP + Pan
Anabolické dráhy