oksidativna dekarboksilacija. ciklus limunske kiseline · respiratorni lanac ( nad+, adp, p i i o...

Oksidativna dekarboksilacija.

Ciklus limunske kiseline:

regulacija, inhibitori

Prof. dr. sc. Daria Pašalić

D. L. Nelson, M. M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry,

Worth Publishers; New York 2003Stryer, Biochemistry, W. H. Freeman, New York, 2006.

Acetil-CoA – otkuda, kamo, zašto

Preteče acetil-CoA

T. E. Devlin: Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, John Wiley and Sons Inc., 2002


Acetil-CoA – otkuda, kamo, zašto

Tioesterska veza

Gº hidrolize=-7,7 kcal/mol

(-32,22 kJ/mol)


Ala, Ser,

Cys


Piruvat– otkuda, kamo, zašto

Prethodi prijenos Pyr u mitohondroj-

simport s H+

http://www.namrata.co/pyruvate-dehydrogenase-complex-pdh-complex/

http://www.google.hr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjnluylnOrdAhUEmbQKHeJPB0IQjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fwww.namrata.co%2Fpyruvate-dehydrogenase-complex-pdh-complex%2F&psig=AOvVaw2xnyS5z4KRTSoGr-A4WveS&ust=1538654357120186

http://www.namrata.co/pyruvate-dehydrogenase-complex-pdh-complex/

https://courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/oxidation-of-pyruvate-and-the-citric-acid-cycle/

https://www.google.hr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjQ8duBtufdAhUMaVAKHf-pCZAQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fcourses.lumenlearning.com%2Fboundless-biology%2Fchapter%2Foxidation-of-pyruvate-and-the-citric-acid-cycle%2F&psig=AOvVaw3h1H2GWdCY9LLI0ug5KxdO&ust=1538557708710252

https://courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/oxidation-of-pyruvate-and-the-citric-acid-cycle/

Prijenos acetilne skupine od mitohondrija do citosola za sintezu masnih kiselina. _Vanjska mitohondrijska membrana slobodno je

propusna za sve te spojeve.) Piruvat iz katabolizma aminokiselina u matriksu ili glukoze glikolizom u citosolu pretvori se u acetil-CoA u

matriksu. Acetilne skupine prolaze iz mitohondriona kao citrat; u citosolu se isporučuju kao acetilCoA za sintezu masnih kiselina. Malat

se vraća u mitohondrijski matriks, gdje se pretvara u oksaloacetat. Alternativna sudbina citosolnog malata je oksidacija maličnim

enzimom za stvaranje citosolnog NADPH; nastali piruvat se vraća u mitohondrij.

Oksidativna dekarboksilacija piruvata

Mitohondrijski matriks

D. L. Nelson, M. M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry, Worth Publishers; New York 2003

Stryer, Biochemistry, W. H. Freeman, New York, 2006.

AsO33− - inhibitor PDHaze

-zbog aktivnog sudjelovanja tiolnih skupina u katalitičkom mehanizmu,

agensi koji mogu oksidirati –SH skupine ili stvarati komplekse s njima

su zapravo jaki inhibitori kompleksa


B1

http://en.wikipedia.org/wiki/Arsenic

http://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen


Stryer, Biochemistry, W. H. Freeman, New York, 2006.Beriberi

Dekarboksilacija piruvata na E1


Transacetilacija i regeneracija lipoamida (E2 i E3)



Mehanizam djelovanja i slijed reakcija

piruvat-dehidrogenaze

Sličan mehanizam, sličan enzim –oksidativne dekarboksilacije

Alosterička inhibicija

• jaka inhibicija produktima reakcije

PdHaza-kompleksa: ATP, acetil-CoA i

NADH

• prisutnost dugolančanih masnih kiselina

• isključen kada ima dovoljno stanične

energije tj. kada je odnos ATP/ADP i

NADH/NAD+ i AcCoA/CoA visok

Alosterička aktivacija

• AMP, CoA i NAD+ se akumuliraju kada

premalo acetata ulazi u CLK i alosterički

aktiviraju PdHaza-kompleks

• Kada su odnosi ATP/ADP i

NADH/NAD+ i AcCoA/CoA niski

• Ca2+ također aktivira i to u mišićnim

stanicama jer signalizira kontrakciju i potiče

cikluse za prinos ATP, tj energije potrošene

kontrakcijom

Kovalentna modifikacija PDHaze• PdHaza kompleks je inhibiran reverzibilnom fosforilacijom

specifičnog Ser-ostatka jedne od dviju podjedinica komponente E1

(pomoću specifične protein kinaze).

• PDH-aza-fosforilirana (neaktivna) -uz kompleks je vezana

Mg2+-ATP ovisna protein kinaza koja ga fosforilira• Protein–kinaza- aktivirana povećanjem [ATP]/[ADP], [NADH]/[NAD+]


• PDH-aza-defosforilirana (aktivna)-fosfoprotein –

fosfataza defosforilira kompleks u reakciji koja ovisi o

prisutnosti Mg2+ i Ca2+ iona

• Inzulin aktivira PDHaza kompleks u masnom tkivu -

stvaranje AcCoA važno za lipogenezu iz glukoze (inzulin

potiče aktivnost PDH-fosfataze tj. potiče defosforilaciju

PDHaze)

• PDHaza je cAMP neovisna

Inhibira

transacetilazu

Inhibira dihidrolipoil

dehidrogenazu

interkonverzija


https://www.youtube.com/watch?v

=82CplqKfw90

https://www.youtube.com/watch?v=82CplqKfw90

Inhibitori in vitro:ATP, NADH,

sukcinil-CoA, acil-CoA


Prijelazni međuprodukt je citroil-

CoA (tioesterska veza) koji se vrlo

brzo hidrolizira

Fe2+ potreban za katalitički mehanizam - uključen u Fe-S centar,

kao nužna komponenta hidratazne aktivnosti akonitaze

Izocitrat oksalosukcinat 2-oksoglutarat

NAD+-vezana izocitrat-DHazu stimuliraju ADP i AMP,

a inhibiraju NADH i ATP


NAD-ovisna – samo u mitohondriju

NADP-ovisna- u mitohondriju i u citosolu (anaboličke reakcije)

Inhibitori: ATP, GTP, NADH, sukcinil-CoA

Aktivator: Ca2+

Važan u metabolizmu aminokiselina (Glu,

transaminacija, dezaminacija)



GTP u glukoneogenezi-

dekarboksilacija oksaloacetata

u fosfoenol-piruvat

Ili ADP- u tkivima u kojima

nema glukoneogeneze

TIOFORAZA-prijenos CoA na acetoacetat (metabolizam

ketonskih tijela u ekstrahepatičkim tkivima)-sukcinil-CoA-

acetoacetat-CoA-transferaza

Kondenzacija s Gly

Metilmalonil-CoA

(mas. kis. s

neparnim br. C-

atoma, Val, Ile



Stvaranje dvostruke veze

Enzim sadrži FAD i Fe-S proteine

(reducira ubikinon izravno u

respiracijskom lancu-komplex II)

ATP prinos pri potpunoj oksidaciji glukoze

Reaction sequence ATP per glucose

Glycolisis: Glucose into pyruvate (in the cytosol)

Phosphorylation of Glucose

Phosphorylation of fructose-6phosphate

Dephosphorylation of 2 molecules of 1,3-BPG

Dephosphorylation of 2 molecules of phosphoenolpyruvate

2 NADH are formed in the oxidation of 2 molecules of glyceraldehyde 3-phosphate

-1

-1

+2

+2

(see>)

Conversion of Pyruvate into acetyl CoA (inside mitohondria)

2 NADH are formed (See>)

Citric acid cycle (inside mitohondria)

2 molecules of GTP are formed from 2 molecules of succinyl CoA

6 NADH are formed in oxidation of 2 molecules each of isocitrate, alfa-ketoglutarate, and

malate

2 FADH2 are formed in the oxidation of 2 molecules of succinate

+2

(see>)

(see>)

Oxydative fosforilation (inside mitohondria)

2 NADH formed in glycolisis: each yields 1.5 ATP) (aasuming transport of NADH by the

glycerole phosphate shuttle)

2 NADH formed in the oxidative decarboxylation of pyruvate; each yields 2.5 ATP

2 FADH2 formed in cytric acid cycle; each yields 1.5 ATP

6 NADH formed in the citric acid cycle; each yields 2.5 ATP

+3

+5

+3

+15

NET YIELD PER GLUCOSE +30

Sinteza ATP

• Pokreće ju prijenos 3 H+ kroz ATP-sintazu

• Dodatni H+ se koristi pri transportu ATP iz matriksa u citosol

• Ukupno oko 2.5 citosolnih ATP nastaje kao rezultat protoka para elektrona sa NADH na O2

• Za elektrone koji ulaze na nivou citokrom- reduktaze, kao oni pri oksidaciji sukcinata ili citosolnog NADH, prinos je oko 1.5 ATP po elektronskom paru


Piruvat-

karboksilaza

Intenzitet CLK ovisi o količini Acetil-

CoA (iz piruvata ili -oksidacije)

Reakcije dehidrogenza- kontrolira

respiratorni lanac ( NAD+, ADP, Pi i O2)

Ca2+ aktivira dehidrogenaze (mišićna

kontrakcija)

Mozak-regulacija PdH


Dugolančane masne

kiseline

NADH

Tri osnovna čimbenika utječu na

tijek ciklusa:

• dostupnost supstrata ciklusa (oksaloacetata i

acetilCoA)

• inhibicija nakupljenim produktima,

• alosterička inhibicija povratnom spregom

enzima koji kataliziraju ranije stupnjeve

ciklusa.

Točke regulacije su tri egzergone

reakcije koje kataliziraju:

• citrat sintaza

• izocitrat dHaza

• -ketoglutarat dHaza

NADH, produkt oksidacije izocitrata i -ketoglutarata se nakuplja i

u određenim okolnostima visoki odnos NADH/NAD+ inhibira obije

dehidrogenaze.

Isto tako i reakcija malat dehidrohgenaze, koja je nužno u ravnoteži,

usporena je zbog nedostataka NAD+ (tj supstrata reakcije malat

dehidrogenaze). Stoga je niža koncentracija oksalaceteta, što usporava

prvi stupanj CLK.

Produkti koji se nakupljaju

inhibiraju sva tri regulacijska

enzima:• sukcinil-CoA inhibira -ketoglutarat dHazu i citrat-

sintazu

• citrat inhibira citrat-sintazu

• ATP inhibira citrat sintazu i izocitrat dHazu

• (Inhibiciju citrat sintaze pomoću ATP zapravo

omogućava nedostatak ADP, alosteričkog

aktivatora enzima)

• Ca2+-koji signalizira kontrakciju i kao posljedicu

kontrakcije povećanu potrebu za energijom tj. ATP-om,

aktivira izocitrat dHazu i -ketoglutarat dHazu.

oksidativna dekarboksilacija. ciklus limunske kiseline · respiratorni lanac ( nad+, adp, p i i o...

Documents