CIKLUS CITRONSKE KISLINE (CCK) = KREBSOV CIKLUS ...
CIKLUS CITRONSKE KISLINE (CCK) = KREBSOV CIKLUS ...
CIKLUS CITRONSKE KISLINE (CCK) = KREBSOV CIKLUS ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>CIKLUS</strong> <strong>CITRONSKE</strong> <strong>KISLINE</strong><br />
(<strong>CCK</strong>)<br />
= <strong>KREBSOV</strong> <strong>CIKLUS</strong><br />
= <strong>CIKLUS</strong> TRIKARBOKSILNIH KISLIN<br />
Glavne metabolične poti oglj. hidratov pri rastlinah in živalih<br />
Riboza<br />
5-fosfat<br />
+<br />
NADPH+H +<br />
GLIKOGEN, ŠKROB<br />
katabolizem anabolizem<br />
fosfoglukonatna<br />
pot<br />
anaerobni metabolizem<br />
(živalska mišica)<br />
LAKTAT<br />
Glikoliza:<br />
GLUKOZA<br />
NADH+H +<br />
glikoliza +ATP glukoneogeneza<br />
PIRUVAT<br />
ACETIL CoA<br />
CO 2<br />
+NADH<br />
+FADH 2<br />
DISAHARIDI<br />
anaerobni metabolizem<br />
(npr. kvasovke)<br />
ADP + Pi<br />
oksidativna<br />
fosforilacija<br />
glukoza+ 2P i + 2 ADP + 2 NAD +<br />
2 piruvata + 2ATP+2NADH + 2H + +2H 2 O<br />
samo 7% celotne<br />
energije glukoze<br />
UVOD<br />
ETANOL<br />
ATP<br />
Če je prisoten kisik, piruvat vstopa v nadaljnje stopnje metabolizma<br />
in se popolnoma oksidira do CO 2 in H 2 O!<br />
Pri aerobnih organizmih glikoliza predstavlja 1. stopnjo metabolizma.<br />
O 2<br />
H 2O
KATABOLIZEM - FAZE<br />
Faza 1:<br />
Razgradnja makromolekul<br />
na enostavne podenote<br />
(hidroliza)<br />
Faza 2:<br />
Razgradnja enostavnih<br />
podenot do acetil CoA, ob<br />
iztočasni produkciji ATP<br />
in NADH<br />
Faza 3:<br />
Popolna oksidacija Ac-<br />
CoA do H 2 O in CO 2 ,<br />
tvorba NADH in ATP<br />
(elektronski transport)<br />
STOPNJE AEROBNEGA METABOLIZMA<br />
1. Stopnja: glikoliza (pretvorba glikoze do piruvata)<br />
2. Stopnja:<br />
- pretvorba piruvata v acetil-CoA (piruvat dehidrogenazni<br />
kompleks)<br />
- citratni ciklus: oksidacija CoA acetil-CoA do CO 2 ,<br />
pri čemer nastajajo energijsko bogate spojine (ATP, NADH,<br />
FADH 2 )<br />
- veriga za prenos elektronov in oksidativna<br />
fosforilacija<br />
VSTOP PIRUVATA V METABOLNE POTI<br />
Piruvat<br />
-O 2 +O 2<br />
Mlečna<br />
fermentacija Alkoholna<br />
fermentacija<br />
V citosolu<br />
Vstop v aerobno<br />
razgradnjo<br />
V mitohondriju
ZGRADBA MITOHONDRIJA<br />
...<br />
Kriste<br />
Matriks<br />
.....<br />
.....<br />
Premer: 0.5 – 1 μm<br />
Dolžina: 10 μm<br />
V celici: okoli 1000 mitohondrijev<br />
Notranja membrana<br />
Zunanja membrana<br />
Ribosomi<br />
ZGRADBA MITOHONDRIJA<br />
Zunanja membrana:<br />
-prepustna za večino malih molekul in ionov<br />
Notranja membrana:<br />
-neprepustna za male molekule in ione<br />
-vsebuje: - verigo za prenos elektronov<br />
-ATP sintazo<br />
- ostale transportne proteine<br />
Matriks:<br />
- kompleks piruvat dehidrogenaze<br />
-encimi <strong>CCK</strong><br />
-encimi za β-oksidacijo maščobnih kislin<br />
- encimi za oksidacijo aminoksilin<br />
- DNA, ribosomi, ATP, ADP, Pi, Mg 2+ , Ca 2+ , K +<br />
- ostali encimi in topni intermediati<br />
OKSIDACIJA PIRUVATA<br />
Vstop iz citoplazme v mitohondrij:<br />
- difuzija (zunanja membrana)<br />
- piruvat-translokaza (notranja membrana)<br />
V matriksu mitohondrija:<br />
oksidacija piruvata na multiencimskem kompleksu piruvat-<br />
-dehidrogenaze do acetil-CoA:<br />
Vstop v ciklus citronske kisline<br />
Medmembranski<br />
prostor
PIRUVAT-DEHIDROGENAZNI KOMPLEKS<br />
NETO REAKCIJA<br />
piruvat + CoASH + NAD + acetilCoA + NADH + + H + + CO 2<br />
<strong>CIKLUS</strong> <strong>CITRONSKE</strong> <strong>KISLINE</strong> (<strong>CCK</strong>)<br />
Centralna pot aerobnega metabolizma (H. Krebs, 1937)<br />
Pomen <strong>CCK</strong>:<br />
1. Oksidacija C 2 -enot acetil-CoA do CO 2 , pri čemer se sproščena<br />
energija shranjuje v obliki ATP ali GTP, in reduciranih spojin<br />
(NADH in FADH 2 ).<br />
2. Zagotavljanje izhodnih spojin za biosintezo aminokislin in<br />
porfirinov, ter purinskih in pirimidinskih baz za nukleotide.<br />
Glikoliza poteka po linearni poti, <strong>CCK</strong> pa po ciklični poti!
Fumaraza<br />
C4<br />
Fumarat<br />
Sukcinat<br />
dehidrog.<br />
C4<br />
C4<br />
Sukcinat<br />
GTP<br />
Malat<br />
Iz glikolize<br />
Malat<br />
dehidrog.<br />
FADH 2<br />
Sukcinil-SCoA<br />
sintetaza<br />
GDP<br />
C4<br />
C2<br />
Piruvat<br />
Oksaloacetat<br />
NADH + H +<br />
Acetil-SCoA<br />
Citrat<br />
sintaza<br />
NADH + H +<br />
C3<br />
NADH + H +<br />
Iz β-oksidacije<br />
Citrat<br />
C6<br />
Akonitaza<br />
C4 C5<br />
Izocitrat<br />
Izocitrat<br />
dehidrogen.<br />
α-ketoglutarat<br />
α-KG<br />
dehidrogen.<br />
Sukcinil-SCoA<br />
C6
Vezava acetil-CoA na oksaloacetat<br />
(adicija C 2 -enote na ketoskupino C 4 -kisline – nastanek C 6 spojine)<br />
Encim = citrat-sintaza (alosterična inhibicija z NADH in sukcinil-CoA)<br />
Acetil-CoA<br />
Oksaloacetat<br />
<strong>CCK</strong> - 2. REAKCIJA<br />
<strong>CCK</strong> - 1. REAKCIJA<br />
Citril-SCoA Citrat<br />
ΔG 0’ = -31.4 kJ/mol<br />
<strong>CCK</strong> - 2. REAKCIJA<br />
Pretvorba citrata v izocitrat<br />
(eliminacija vode in nastanek dvojne vezi, nato adicija vode na<br />
dvojno vez)<br />
Encim = akonitaza (liaza), Fe-S kompleks kot prostetična skupina<br />
Citrat cis-akonitat Izocitrat<br />
Citrat cis-Akonitat Izocitrat substrat<br />
Pretvorba citrata v izocitrat<br />
Encim = akonitaza (liaza), Fe-S kompleks kot prostetična skupina<br />
<strong>CCK</strong> - 3. REAKCIJA Oksidacija izocitrata v α-ketoglutarat<br />
(oksidativna dekarboksilacija!)<br />
Encim = izocitrat-dehidrogenaza,<br />
(alosterična inhibicija z NADH in ATP,<br />
Izocitrat<br />
Izocitrat<br />
dehidrogenaza<br />
Oksalosukcinat α-ketoglutarat<br />
ΔG 0’ = -8.4 kJ/mol<br />
aktivacija z ADP).<br />
Povezava z metabolizmom dušikovih<br />
spojin in z elektronsko transportno<br />
verigo.
α-Ketoglutarat<br />
<strong>CCK</strong> - 4. REAKCIJA<br />
Oksidacija α-ketoglutarata v sukcinil-CoA<br />
(oksidativna dekarboksilacija)<br />
α-Ketoglutarat<br />
dehidrogenaza<br />
Sukcinil-SCoA<br />
Encim = α-ketoglutarat-dehidrogenaza (encimski kompleks zgrajen<br />
iz 3 encimov in koencimov)<br />
NAD kot akceptor elektronov.<br />
ΔG 0’ = -30 kJ/mol<br />
<strong>CCK</strong> - 5. REAKCIJA<br />
GTP<br />
Sukcinil-SCoA<br />
sintetaza<br />
Sukcinil-SCoA Sukcinat<br />
Pretvorba sukcinil-CoA v sukcinat<br />
(fosforilacija na ravni substrata, nastanek ATP (in/ali GTP))<br />
Encim: sukcinil CoA sintetaza<br />
<strong>CCK</strong> - 6. REAKCIJA<br />
Oksidacija sukcinata do fumarata (biosinteza dvojne vezi med oksidacijo)<br />
Encim: sukcinat-dehidrogenaza, Fe-S kompleks kot prostetična skupina<br />
Koencim: FAD<br />
Sukcinat<br />
(jantarjeva<br />
kislina)<br />
Sukcinat<br />
dehidrogenaza<br />
Fumarat
Fumarat<br />
<strong>CCK</strong> - 7. REAKCIJA<br />
Pretvorba fumarata v L-malat.<br />
(adicija vode na dvojno vez)<br />
Encim: fumarat-hidrataza (fumaraza)<br />
Pretvorba L-malata v oksaloacetat.<br />
(oksidacija hidroksilne skupine)<br />
Encim: malat-dehidrogenaza<br />
Koencim: NAD +<br />
Fumaraza<br />
<strong>CCK</strong> - 8. REAKCIJA<br />
Malat<br />
dehidrogenaza<br />
Malat<br />
(jabolčna kisl.)<br />
L-Malat Oksaloacetat<br />
<strong>CCK</strong> – NETO REAKCIJA<br />
acetil-CoA + 3 NAD + + FAD + ADP ali GDP + P i + 2 H 2 O<br />
2 CO 2 + 3NADH + 3 H + + FADH 2 + ATP ali GTP + CoA-SH<br />
1.Acetat, C 2 , vstopi kot acetil-CoA in dva ogljikova atoma zapustita ciklus v dveh<br />
ločenih reakcijah kot CO 2<br />
2.Tri molekule NAD + se reducirajo do NADH s pomočjo dehidrogenaz<br />
3.Ena molekula FAD se reducira do FADH 2<br />
4.Fosfoanhidridna vez v ATP in GTP nastane iz energije, ki je bila shranjena v<br />
tioestru CoA-SH.<br />
ΔG 0’ = -40 kJ/mol
<strong>CCK</strong> – ENERGETSKA BILANCA<br />
Reakcija: Bilanca ATP Bilanca NADH Bilanca FADH 2<br />
(GTP)<br />
(na en piruvat)<br />
Oksidacija piruvata<br />
Kompleks piruvat dehidrogenaza 0 +1 0<br />
Skupaj oksidacija piruvata 0 +1 0<br />
Citratni ciklus<br />
Izocitrat α-ketoglutarat 0 +1 0<br />
α-ketoglutarat sukcinil-CoA 0 +1 0<br />
Sukcinil-CoA sukcinat +1 0 0<br />
Sukcinat fumarat 0 0 +1<br />
L-malat oksalacetat 0 +1 0<br />
Skupaj citratni ciklus +1 +3 +1<br />
Skupaj vse +1 +4 +1<br />
GLIKOLIZA + <strong>CCK</strong><br />
– ENERGETSKA BILANCA NA 1 MOLEKULO<br />
GLUKOZE<br />
GLUKOZA + 10 NAD + + 2 FAD + 4 ADP + 4 P i + 2 H 2 O<br />
6CO 2 + 10 NADH + 10 H + + 2 FADH 2 + 4 ATP<br />
URAVNAVANJE <strong>CCK</strong><br />
V OKSIDATIVNO<br />
FOSFORILACIJO<br />
Koncentracije AMP, ADP, ATP, NAD + , NADH in acetil-CoA<br />
uravnavajo delovanje encimov, udeleženih<br />
v <strong>CCK</strong>.<br />
Aktivnost alosteričnih encimov (piruvat-dehidrogenaze, citrat-sintaze,<br />
izocitrat-dehidrogenaze in α-ketoglutarat-dehidrogenaze) je<br />
uravnavana z različnimi modulatorji.<br />
Katabolične reakcije se upočasnijo, ko ima celica dovolj metaboličnih<br />
produktov in visokoenergetskih spojin.
ANABOLIČNA VLOGA <strong>CCK</strong><br />
<strong>CCK</strong> ima amfiboličen značaj – deluje pri razgradnji in biosintezi<br />
<strong>CCK</strong> je pomemben vir izhodnih spojin za biosinteze, npr.:<br />
α -Ketoglutarat se transaminira v Glu (sinteza<br />
purinskih nukleotidov, Arg in Pro)<br />
Sukcinil-CoA: sinteza porfirinov (na pr.: hem)<br />
Fumarat in oksalacetat: sinteza aminokislin in<br />
pirimidinskih nukleotidov<br />
Oksaloacetat: transaminacija v Asp (sinteza<br />
nukleotidov), dekarboksilacija v PEP<br />
ANABOLIČNA VLOGA <strong>CCK</strong>
ANAPLEROTIČNE (OSKRBOVALNE)<br />
REAKCIJE<br />
Reakcije, s katerimi se nadomeščajo ključni intermediati <strong>CCK</strong>, ki<br />
se porabijo za biosintezo<br />
encim reakcija opombe<br />
piruvatkarboksilaza<br />
PEPkarboksikina<br />
za<br />
NADmalatni<br />
encim<br />
piruvat + CO 2 + ATP + H 2 O<br />
oksaloacetat + ADP + P i<br />
fosfoenolpiruvat + CO 2 + GDP<br />
oksaloacetat + GTP<br />
piruvat + CO 2 +NADH + H +<br />
malat + NAD +<br />
Je tudi izhodišče za<br />
glukoneogenezo.<br />
Obratna reakcija je<br />
pomembna<br />
pri glukoneogenezi.<br />
Poteka v rastlinah in<br />
mikroorganizmih.<br />
GLIOKSILATNI <strong>CIKLUS</strong><br />
Rastline in nekateri mikroorganizmi lahko sintetizirajo glukozo<br />
iz acetata, oz. uporabljajo acetat kot metabolično gorivo<br />
v glioksilatnem ciklusu.<br />
Glioksilatni ciklus: podoben <strong>CCK</strong>, 2 reakciji spremenjeni<br />
Pomen: ko je acetat edini ali glavni vir ogljika za organizem.<br />
Acetat + CoA + ATP AcetilCoA + AMP + PPi<br />
Acetil-CoA<br />
sintetaza<br />
PPi + H 2O 2Pi<br />
Pirofosfataza<br />
Sukcinat (C4)<br />
Oksaloacetat (C4)<br />
Glioksilat (C2)<br />
Acetil-SCoA (C2)<br />
AcCoA –<br />
alosterični aktivator<br />
GLIOKSILATNI <strong>CIKLUS</strong><br />
NAD +<br />
Malat<br />
(C4)<br />
NADH + H +<br />
Malat<br />
sintaza<br />
Acetil-SCoA (C2)<br />
Citrat (C6)<br />
Izocitrat<br />
liaza<br />
V mitohondrij<br />
Izocitrat (C6)
GLIOKSILATNI <strong>CIKLUS</strong><br />
(NETO REAKCIJA)<br />
2 acetil-CoA + NAD + + 2H 2 O → sukcinat + 2 CoA-SH + NADH + H +<br />
glioksisom<br />
Glioksilatni ciklus:<br />
2C 2<br />
C 4<br />
Nastanek 1 NADH na en obrat<br />
Ni pretvorbe energije v obliko fosfoanhidridnih vezi<br />
<strong>CCK</strong>:<br />
C2 2C<br />
Nastanek 3 NADH in 1 FADH2 na en obrat<br />
Nastanek 1 ATP (ali 1 GTP) na en obrat<br />
MAŠČOBNE <strong>KISLINE</strong><br />
Ac-CoA<br />
oksaloacetat<br />
malat<br />
Ac-CoA<br />
lamele<br />
celična stena<br />
GLIOKSILATNI <strong>CIKLUS</strong> (II)<br />
citrat<br />
glioksilat<br />
izocitrat<br />
fumarat<br />
sukcinat sukcinat<br />
GLIOKSISOM MITOHONDRIJ<br />
GLIOKSISOMI<br />
CITOPLAZMA<br />
malat malat<br />
oksaloacetat<br />
fosfoenolpiruvat<br />
GLUKOZA<br />
Specializirani celični organeli v semenih višjih rastlin, v katerih<br />
poteka tudi glioksilatni ciklus.<br />
Na ta način se acetil-CoA pretvori v ogljikove hidrate.<br />
Sukcinat se transportira v mitohondrij, pretvori v oksaloacetat in<br />
uporabi za glukoneogenezo.<br />
Glioksilatni cikel pomaga<br />
rastlinam pri rasti v temi!
Glavne metabolične poti oglj. hidratov pri rastlinah in živalih<br />
Riboza<br />
5-fosfat<br />
+<br />
NADPH+H +<br />
GLIKOGEN, ŠKROB<br />
katabolizem anabolizem<br />
fosfoglukonatna<br />
pot<br />
anaerobni metabolizem<br />
(živalska mišica)<br />
LAKTAT<br />
GLUKOZA<br />
NADH+H +<br />
glikoliza +ATP glukoneogeneza<br />
PIRUVAT<br />
ACETIL CoA<br />
CO 2<br />
+NADH<br />
+FADH 2<br />
DISAHARIDI<br />
anaerobni metabolizem<br />
(npr. kvasovke)<br />
ADP + Pi<br />
oksidativna<br />
fosforilacija<br />
PENTOZA-FOSFATNA POT (PFP)<br />
(FOSFOGLUKONATNA POT)<br />
ETANOL<br />
ATP<br />
Alternativna pot za metaboliziranje glukoze v nekaterih živalskih<br />
celicah (maščobno tkivo, mlečne žleze, jetra, skorja nadledvične žleze,<br />
eritrociti).<br />
Oksidacija glukoze (C6) do riboza 5-fosfata (C5) ob nastanku NADPH.<br />
Prekurzor za sintezo<br />
koencimov, nukleinskih kislin<br />
in nukleotidov<br />
Potreben za redukcijske<br />
reakcije v biosintezi<br />
Glukoza se pred vstopom v PFP aktivira z ATP:<br />
heksokinaza<br />
Glukoza + ATP glukoza 6-fosfat + ADP<br />
O 2<br />
H 2O
PENTOZA-FOSFATNA POT<br />
Glukoza 6-fosfat<br />
Fruktoza 6-fosfat<br />
H<br />
Eritroza 4-fosfat<br />
Fosfoglukoza<br />
izomeraza<br />
Glukoza 6-fosfat<br />
dehidrogenaza 6-fosfo glukonolakton<br />
transaldolaza<br />
Sedoheptuloza7-fosfat<br />
Gliceraldehid 3-fosfat<br />
PENTOZA-FOSFATNA POT<br />
- NETO REAKCIJA<br />
Ksiluloza 5-fosfat<br />
glukoza +ATP +2NADP + + H 2 O → riboza-5-fosfat + CO 2 + 2NADPH + 2H + + ADP<br />
PFP se v nekaterih tkivih konča pri riboza 5-fosfatu, v drugih se pa<br />
nadaljuje na neoksidativen način do glukoza 6-fosfata, ki povezuje<br />
PFP z glikolizo.<br />
H<br />
glukonolaktonaza<br />
transketolaza<br />
6-fosfoglukonat<br />
dehidrogenaza<br />
fosfopentoza<br />
epimeraza<br />
fosfopentozna<br />
izomeraza<br />
6-fosfo glukonat<br />
Ribuloza 5-fosfat<br />
Riboza 5-fosfat
Change language