Reakcje cyklu krebsa

Ogólny schemat

1. Acetylo-CoA (2C) po wejściu do cyklu kondensuje ze związkiem czterowęglowym (szczawiooctan), tworząc związek sześciowęglowy trikarboksylowy (cytrynian).
2. Izomer cytrynianu jest następnie oksydacyjnie dekarboksylowany do związku pięciowęglowego (α‑ketoglutaran).
3. Związek 5C ulega dekarboksylacji oksydacyjnej do 4C (bursztynian).
4. Bursztynian zostaje przekształcony z powrotem do szczawiooctanu.

Ogólny bilans

• Dwa atomy węgla, które wchodzą, wychodzą w postaci 2CO₂.
• Trzy cząsteczki NADH (razem 6 elektronów) zostają zredukowane podczas cyklu (na jedną jednostkę acetylo‑CoA).
• Tworzy się jedna cząsteczka FADH₂ (2 elektrony).

Ogólna funkcja

Odbieranie wysokoenergetycznych elektronów z substratów energetycznych i przekazanie ich w postaci NADH i FADH₂ do fosforylacji oksydacyjnej. Sam cykl bezpośrednio nie dostarcza dużej ilości ATP — energia jest głównie uwalniana w postaci zredukowanych przenośników elektronów, które następnie uczestniczą w łańcuchu oddechowym.

Przekształcenie pirogronianu do acetylo‑CoA przez kompleks dehydrogenazy pirogronianowej

Reakcja zachodzi w mitochondriach i łączy dekarboksylację z przeniesieniem grupy acetylowej na CoA.

Skład kompleksu dehydrogenazy

1. Składnik E1 – aktywność dekarboksylazy/dehydrogenazy; grupa prostetyczna: TPP (difosfotiamina).
2. Składnik E2 – aktywność acetylotransferazy (dihydroliponianowa); nośnik: lipoamid.
3. Składnik E3 – aktywność dehydrogenazy dihydroliponianowej; koenzym: FAD.

Etapy

1. Pirogronian łączy się z TPP i ulega dekarboksylacji (E1).
2. Powstała grupa hydroksyetylowa na TPP jest utleniana do grupy acylowej i przenoszona na lipoamid, tworząc acetylo‑lipoamid (E1). Lipoamid zostaje zredukowany do formy dihydrolipoamidowej.
3. Grupa acetylowa jest przenoszona z acetylolipoamidu na CoA (E2), powstaje acetylo‑CoA.
4. Dihydrolipoamid jest utleniany przez E3 z udziałem FAD, następnie elektrony przekazywane są na NAD⁺, regenerując FAD i tworząc NADH.

Cykl Krebsa — etapy reakcji

1. Kondensacja szczawiooctanu i acetylo‑CoA, a następnie hydroliza powstałego cytrynylo‑CoA — reakcje katalizowane przez syntazę cytrynianową.

   

2. Izomeracja cytrynianu do izocytrynianu — cytrynian ulega dehydratacji, a następnie hydratacji, co przesuwa grupę OH (enzym: akonitaza).

   

3. Utlenienie i dekarboksylacja izocytrynianu do α‑ketoglutaranu (enzym: dehydrogenaza izocytrynianowa).

   

4. Dekarboksylacja oksydacyjna α‑ketoglutaranu do bursztynylo‑CoA — enzym: dehydrogenaza α‑ketoglutarowa (kompleks podobny do kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej, składa się z E1, E2, E3).
   • E1 – dehydrogenaza α‑ketoglutarowa
   • E2 – bursztynylotransferaza
   • E3 – dehydrogenaza dihydroliponianowa

   

5. Rozerwanie wiązania tioestrowego w bursztynylo‑CoA sprzężone z fosforylacją GDP (sukcynylo‑CoA syntetaza, często nazywana syntetazą bursztynylo‑CoA).

   

6. Regeneracja szczawiooctanu przez utlenianie bursztynianu — grupa metylowa (CH2) ulega przekształceniu w karbonylową (C=O) w trzech reakcjach:
   1. utlenienie: dehydrogenaza bursztynianowa,
   2. uwodnienie: fumaraza,
   3. utlenienie: dehydrogenaza jabłczanowa.

Koenzymy w cyklu Krebsa

1. Ryboflawina w formie FAD (dinukleotyd flawinoadeninowy) — współuczestnik dehydrogenazy bursztynianowej.
2. Niacyna w formie NAD (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy) — kofaktor:
   • dehydrogenazy izocytrynianowej,
   • kompleksu dehydrogenazy α‑ketoglutarowej,
   • dehydrogenazy jabłczanowej.
3. Tiamina (witamina B1) jako difosfotiamina (TPP) — koenzym w reakcjach dekarboksylacji (np. dehydrogenaza α‑ketoglutarowa, kompleks PDH).
4. Kwas pantotenowy — składnik koenzymu A (CoA), nośnika grup acylowych.