http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

14. Cykl kwasu cytrynowego (Krebsa)

Prof.dr hab. inż.Korneliusz Miksch

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Cykl Krebsa (kwasu cytrynowego)

Cykl  kwasu  cytrynowego  zwany  również  cyklem  kwasów 

trójkarboksylowych  lub  cyklem  Krebsa,  jest  jednym  z 

głównych cykli metabolicznych, ściśle związany z łańcuchem 

oddechowym, dzięki czemu stanowi podstawowe źródło ATP 

w organizmie. Jest końcowym miejscem utleniania cukrów, 

białek,  tłuszczów.  W  wyniku  niego  następuje  utlenianie 

substratów  energetycznych  -  aminokwasów,  kwasów 

tłuszczowych  i  węglowodanów-  w  postaci  najczęściej 

acetylokoenzymu  A  (acetylo-CoA  )  otrzymanym  w  wyniku 

glikolizy  i  innych  przemian  biochemicznych  np.  beta-

oksydacji. Często prekursorem acetylokoenzymu A jest inny 

kluczowy metabolit – pirogronian. 

U 

Procaryota 

enzymy 

cyklu 

kwasu 

cytrynowego 

zlokalizowane  są  w  cytoplazmie,  a  u  Eucaryota  w  matriks 

mitochondrialnej. 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Cykl Krebsa (kwasu cytrynowego)

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Cykl Krebsa (kwasu cytrynowego)

Podczas  jednego  obrotu  cyklu  zachodzi  pięć  reakcji 

dehydrogenacji, w których wodór przenoszony jest na NAD

+ lub FAD+. Zredukowane koenzymy są dalej utleniane w 

łańcuchu 

oddechowym. 

Początkową 

reakcją 

jest 

kondensacja 

acetylo-CoA 

ze 

szczawiooctanem, 

katalizowana 

przez 

syntetazę 

cytrynianową, 

gdzie 

wykorzystywana  jest  jedna  cząsteczka  wody  i  powstaje 

kwas cytrynowy i CoA. Kwas cytrynowy jest przekształcany 

w  szczawiooctan  w  szeregu  reakcji  katalizowanych  przez 

kolejne  enzymy.  Dwa  razy  zachodzi  dekarboksylacja,  przy 

czym  atomy  węgla  opuszczające  cykl  (jako  CO2)  nie 

pochodzą  z  grupy  acetylowej  dołączanej  przez  CoA.  W 

wyniku  rekcji  powstają  3  NADH+  +  H+  i  1  FADH2  oraz  1 

cząsteczka GTP.

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Cykl Krebsa (kwasu cytrynowego)

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Cykl Krebsa (kwasu cytrynowego)

Cząsteczka

Enzym

Typ reakcji

Substra

ty

/

Koenzy

my

Produkt

y

/

Koenzy

my

X. 

Szczawiooctan

+ Acetylo-CoA

J. 

Syntaza 

cytrynianowa

Kondensacja

H

2

O

CoASH 

+ H

+

I. Cytrynian

A. Akonitaza

Dehydratacja

 

H

2

O

II. cis-Akonitan

B. Akonitaza

Hydratacja

H

2

O

 

III. 

Izocytrynian

C.Dehydrogenaza 

izocytrynianowa

Utlenianie

NAD

+

NADH  + 

H

+

IV. 

Szczawio-

bursztynian

D. 

Dehydrogenaza 

izocytrynianowa

Dekarboksylacja

H

+

CO

2

V. Ketoglutaran

E.Dehydrogenaza

ketoglutaranowa

Dekarboksylacja 

oksydacyjna

NAD

+

 +

CoA-SH

NADH  + 

H

+

+ CO

2

VI.Bursztynylo-

CoA

F.Tiokinaza 

bursztynianowa

Hydroliza

GDP

+ P

GTP  +

CoA-SH

VII. 

Bursztynian

G. 

Dehydrogenaza 

bursztynianowa

Utlenianie

FAD

FADH

2

VIII. Fumaran

H. Fumaraza

Addycja H

2

O

H

2

O

 

IX. L-Jabłczan

I. 

Dehydrogenaza 

jabłczanowa

Utlenianie

NAD

+

NADH  + 

H

+

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Główne etapy i integracja metabolizmu komórkowego

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Główne etapy i integracja metabolizmu komórkowego

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Acetylokoenzym A

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Główne etapy i integracja metabolizmu komórkowego

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Główne etapy i integracja metabolizmu komórkowego

Rola  cyklu  Krebsa  nie  ogranicza  się  do 

dostarczania  energii  (bezpośrednio  lub 

pośrednio).  Powstające  w  nim  związki 

pośrednie  są  substratami  wyjściowymi 

wielu 

syntez 

komórkowych 

np. 

aminokwasów, tłuszczów i węglowodanów. 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Metabolizm aminokwasów

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Główne etapy i integracja metabolizmu komórkowego

Zużycie  produktów  pośrednich  cyklu  Krebsa  np.  kwasu 

α

-ketoglutarowego 

do 

produkcji 

aminokwasów, 

uniemożliwiłoby  regenerację  takiej  samej  ilości  kwasu 

szczawiooctowego.  W  efekcie  cykl  po  pewnym  czasie 

ustałby,  a  jednocześnie  gromadziłyby  się  duże  ilości 

acetylokoenzymu  A,  nie  mogącego  łączyć  się  z 

brakującym  kwasem  szczawiooctowym.  Sytuacji  takiej 

komórka  unika  dzięki  specjalnemu  mechanizmowi 

regulacyjnemu.  Nadmiar  acetylokoenzymu  A  indukuje 

enzym,  karboksylazę  kwasu  fosfoenolopirogronowego. 

Enzym  ten  przyłącza  cząsteczkę  dwutlenku  węgla  do 

kwasu 

pirogronowego, 

wytwarzając 

kwas 

szczawiooctowy.  Umożliwia  to  kondensację  nadmiaru 

acetylokoenzymu  A  z  tym  kwasem  dalsze  niezakłócone 

funkcjonowanie cyklu Krebsa. 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

 Główne etapy i integracja metabolizmu komórkowego

(Rys. 5-28, Życie bakterii1986

 )