Poziomy metabolizmu energetycznego
Poziomy metabolizmu energetycznego
TŁUSZCZE CUKRY BIAŁKA
TŁUSZCZE CUKRY BIAŁKA
KWASY TŁUSZCZOWE GLUKOZA
KWASY TŁUSZCZOWE GLUKOZA
AMINOKWASY
AMINOKWASY
GLICEROL
GLICEROL
acetylo-CoA
acetylo-CoA
CIAŁA
CIAŁA
KETONOWE
KETONOWE
cykl Krebsa
cykl Krebsa
HANS KREBS - 1937
HANS KREBS - 1937
1.
Cykl kwasów trikarboksylowych
2.
2.
Cykl kwasu cytrynowego
Cykl kwasu cytrynowego
3.
3.
Cykl Krebsa
Cykl Krebsa
Schemat cyklu Krebsa
Schemat cyklu Krebsa
acetylo-CoA
acetylo-CoA
CoA
CoA
szczawiooctan
szczawiooctan
cytrynian
cytrynian
2H
2H
+
+
+ 2e
+ 2e
-
-
jabłczan
jabłczan
akonitan
akonitan
fumaran
fumaran
izocytrynian
izocytrynian
CO
CO
2
2
2H
2H
+
+
+ 2e
+ 2e
-
-
2H
2H
+
+
+ 2e
+ 2e
-
-
bursztynian
bursztynian
α
α
-ketoglutaran
-ketoglutaran
CO
CO
2
2
CoA
CoA
bursztynylo-CoA
bursztynylo-CoA
2H
2H
+
+
+ 2e
+ 2e
-
-
Enzymy cyklu Krebsa
Enzymy cyklu Krebsa
1.
Syntaza cytrynianowa (EC 4.1.3.7)
2.
Hydrataza akonitowa (akonitaza) (EC 4.2.1.3)
3.
Dehydrogenaza izocytrynianowa (EC 1.1.1.41)
4.
Dehydrogenaza α-ketoglutaranowa (EC1.2.4.2)
5.
Syntetaza bursztynylo-CoA (tiokinaza bursztynianowa) (EC
6.2.1.4)
6.
Dehydrogenaza bursztynianowa (EC 1.3.99.1)
7.
Hydrataza fumaranowa (fumaraza) (EC 4.2.1.2
8.
Dehydrogenaza jabłczanowa (EC 1.1.1.37)
(1) Reakcja powstawania cytrynianu
(1) Reakcja powstawania cytrynianu
acetylo-CoA + szczawiooctan + H
acetylo-CoA + szczawiooctan + H
2
2
O
O
syntaza cytrynianowa
syntaza cytrynianowa
cytrynian + CoA + H
cytrynian + CoA + H
+
+
koenzym: CoA
koenzym: CoA
aktywatory: AMP
aktywatory: AMP
inhibitory: ATP, NADH, bursztynylo-CoA, acylo-CoA,
cytrynian
charakterystyka: kondensacja aldolowa i hydroliza,
charakterystyka: kondensacja aldolowa i hydroliza,
reakcja nieodwracalna
reakcja nieodwracalna
(1) Reakcja powstawania cytrynianu
(1) Reakcja powstawania cytrynianu
I etap: kondensacja
I etap: kondensacja
O
O C COO
O C COO
-
-
O C CH
3
CH
2
C
CoA
CoA
+
+
H
H
2
2
C COO
C COO
-
-
S CoA
S CoA
HO C COO
HO C COO
-
-
CH
CH
2
2
COO
COO
-
-
szczawiooctan
szczawiooctan
acetylo-CoA
cytrynylo-CoA
cytrynylo-CoA
(1) Reakcja powstawania cytrynianu
(1) Reakcja powstawania cytrynianu
II etap: hydroliza
II etap: hydroliza
O
CH
2
C
CoA
CoA
CH
2
COO
-
HO C COO
HO C COO
-
-
+ H
+ H
2
2
O
O
HO C COO
HO C COO
-
-
+ CoA
+ CoA
CH
CH
2
2
COO
COO
-
-
CH
CH
2
2
COO
COO
-
-
cytrynylo-CoA cytrynian
cytrynylo-CoA cytrynian
(2) Reakcja izomeryzacji cytrynianu
(2) Reakcja izomeryzacji cytrynianu
cytrynian
cytrynian
H
H
2
2
O akonitaza
O akonitaza
cis
cis
-akonitan
-akonitan
H
H
2
2
O akonitaza
O akonitaza
izocytrynian
izocytrynian
aktywatory: jony Fe
aktywatory: jony Fe
2+
2+
inhibitory: fluorocytrynian
charakterystyka: odwodnienie i uwodnienie,
charakterystyka: odwodnienie i uwodnienie,
reakcja odwracalna, stereospecyficzna
reakcja odwracalna, stereospecyficzna
(2) Reakcja izomeryzacji cytrynianu
(2) Reakcja izomeryzacji cytrynianu
I etap: odwodnienie (dehydratacja)
I etap: odwodnienie (dehydratacja)
CH
2
COO
-
CH
2
COO
-
HO
C COO
C COO
-
-
C COO
C COO
-
-
+
+
H
2
O
C
C
H
2
2
COO
COO
-
-
H C COO
H C COO
-
-
cytrynian
cytrynian
cis
cis
-akonitan
-akonitan
(2) Reakcja izomeryzacji cytrynianu
(2) Reakcja izomeryzacji cytrynianu
II etap: uwodnienie (hydratacja)
II etap: uwodnienie (hydratacja)
CH
2
COO
-
CH
2
COO
-
C COO
C COO
-
-
+
+
H
2
O
H
C COO
C COO
-
-
H C COO
H C COO
-
-
H C
H C
OH
COO
COO
-
-
cis
cis
-akonitan izocytrynian
-akonitan izocytrynian
Fluor jako inhibitor cyklu Krebsa
Fluor jako inhibitor cyklu Krebsa
fluorooctan + CoA fluoroacetylo-CoA
fluorooctan + CoA fluoroacetylo-CoA
fluoroacetylo-CoA + szczawiooctan
fluoroacetylo-CoA + szczawiooctan
fluorocytrynian + CoA
fluorocytrynian + CoA
cytrynian izocytrynian
cytrynian izocytrynian
(3) Oksydacyjna dekarboksylacja
(3) Oksydacyjna dekarboksylacja
izocytrynianu
izocytrynianu
izocytrynian + NAD
izocytrynian + NAD
+
+
dehydrogenaza
dehydrogenaza
izocytrynianowa
izocytrynianowa
szczawiobursztynian + NADH + H
szczawiobursztynian + NADH + H
+
+
dehydrogenaza
dehydrogenaza
izocytrynianowa
izocytrynianowa
α
α
-ketoglutaran + CO
-ketoglutaran + CO
2
2
koenzym: NAD
koenzym: NAD
+
+
aktywatory: ADP, jony Mg
aktywatory: ADP, jony Mg
2+
2+
, jony Mn
, jony Mn
2+
2+
inhibitory: ATP, NADH
charakterystyka: odwodornienie (utlenienie)
charakterystyka: odwodornienie (utlenienie)
i dekarbksylacja, reakcja nieodwracalna
i dekarbksylacja, reakcja nieodwracalna
(3) Oksydacyjna dekarboksylacja
(3) Oksydacyjna dekarboksylacja
izocytrynianu
izocytrynianu
I etap: utlenienie izocytrynianu
I etap: utlenienie izocytrynianu
CH
2
COO
-
CH
2
COO
-
H C COO
H C COO
-
-
H C COO
H C COO
-
-
+ NAD
+ NAD
+
+
+
+
NAD
NAD
H
+
+
H
+
H
C O
C O
H
C O
C O
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
izocytrynian
izocytrynian
szczawiobursztynian
szczawiobursztynian
(3) Oksydacyjna dekarboksylacja
(3) Oksydacyjna dekarboksylacja
izocytrynianu
izocytrynianu
II etap: dekarboksylacja
II etap: dekarboksylacja
szczawiobursztynianu
szczawiobursztynianu
CH
2
COO
-
CH
2
COO
-
H C
H C
COO
-
H C H
H C H
+ H
+ H
+
+
+
+
CO
2
C O C O
C O C O
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
szczawiobursztynian
szczawiobursztynian
α
α
-ketoglutaran
-ketoglutaran
(4) Oksydacyjna dekarboksylacja
(4) Oksydacyjna dekarboksylacja
α
α
-ketoglutaranu
-ketoglutaranu
α
α
-ketoglutaran + NAD
-ketoglutaran + NAD
+
+
+ CoA
+ CoA
dehydrogenaza
dehydrogenaza
α
α
-
-
ketoglutaranowa
ketoglutaranowa
bursztynylo-CoA + NADH + H
bursztynylo-CoA + NADH + H
+
+
+ CO
+ CO
2
2
koenzymy: pirofosforan tiaminy, NAD
koenzymy: pirofosforan tiaminy, NAD
+
+
, FAD,
, FAD,
lipoamid,
lipoamid,
CoA
CoA
inhibitory: ATP, GTP, NADH, bursztynylo-CoA,
arsenian
charakterystyka: utlenienie i dekarboksylacja,
reakcja nieodwracalna
(4) Oksydacyjna dekarboksylacja
(4) Oksydacyjna dekarboksylacja
α
α
-ketoglutaranu
-ketoglutaranu
CH
2
COO
-
CH
2
COO
-
H C H H C H
H C H H C H
+ NAD
+ NAD
+
+
+ CoA + NADH + H
+ CoA + NADH + H
+
+
+
+
CO
2
C O C O
C O C O
COO
-
CoA
CoA
α
α
-ketoglutaran bursztynylo-CoA
-ketoglutaran bursztynylo-CoA
(5) Przekształcenie bursztynylo-CoA
(5) Przekształcenie bursztynylo-CoA
fosforylacja substratowa
fosforylacja substratowa
bursztynylo-CoA + GDP + P
bursztynylo-CoA + GDP + P
i
i
syntetaza bursztynylo-
syntetaza bursztynylo-
CoA
CoA
bursztynian + GTP + CoA
bursztynian + GTP + CoA
GTP + ADP
GTP + ADP
kinaza difosfonukleozydowa
kinaza difosfonukleozydowa
ATP + GDP
ATP + GDP
(5) Przekształcenie bursztynylo-CoA
(5) Przekształcenie bursztynylo-CoA
fosforylacja substratowa
fosforylacja substratowa
CH
2
COO
-
CH
2
COO
-
H C H
H C H
CH
CH
2
2
+
+
GDP
+
P
i
+
GTP
+
CoA
C O
C O
COO
COO
-
-
CoA
bursztynylo-CoA bursztynian
bursztynylo-CoA bursztynian
(6) Utlenianie bursztynianu
(6) Utlenianie bursztynianu
bursztynian + FAD
bursztynian + FAD
dehydrogenaza bursztynianowa
dehydrogenaza bursztynianowa
fumaran + FADH
fumaran + FADH
2
2
grupa prostetyczna: FAD
grupa prostetyczna: FAD
inhibitory: malonian, szczawiooctan
charakterystyka: reakcja odwracalna, enzym związany
charakterystyka: reakcja odwracalna, enzym związany
z wewnętrzną powierzchnią wewnętrznej błony
z wewnętrzną powierzchnią wewnętrznej błony
motochondrialnej
motochondrialnej
(6) Utlenianie bursztynianu
(6) Utlenianie bursztynianu
COO
-
COO
-
H C H C H
+ FAD
+ FAD
+ FAD
+ FADH
2
H C
H C H
H C
H C
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
bursztynian fumaran
bursztynian fumaran
(7) Hydratacja fumaranu
(7) Hydratacja fumaranu
fumaran + H
fumaran + H
2
2
O
O
fumaraza
fumaraza
L – jabłczan
L – jabłczan
charakterystyka: reakcja odwracalna,
charakterystyka: reakcja odwracalna,
enzym specyficzny dla L-izomeru jabłczanu
enzym specyficzny dla L-izomeru jabłczanu
(7) Hydratacja fumaranu
(7) Hydratacja fumaranu
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
C H H C
C H H C
OH
OH
+ H
+ H
2
2
O
O
H C H C H
H C H C H
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
fumaran L-jabłczan
fumaran L-jabłczan
(8) Utlenianie jabłczanu
(8) Utlenianie jabłczanu
L-jabłczan + NAD
L-jabłczan + NAD
+
+
dehydrogenaza
dehydrogenaza
jabłczanowa
jabłczanowa
szczawiooctan + NADH + H
szczawiooctan + NADH + H
+
+
koenzym: NAD
koenzym: NAD
charakterystyka: reakcja odwracalna
charakterystyka: reakcja odwracalna
(8) Utlenianie jabłczanu
(8) Utlenianie jabłczanu
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
H C OH C O
H C OH C O
+ NAD
+ NAD
+
+
+
+
NADH + H
NADH + H
+
+
H C H CH
H C H CH
2
2
COO
COO
-
-
COO
COO
-
-
L-jabłczan szczawiooctan
L-jabłczan szczawiooctan
Sumaryczne równanie cyklu Krebsa
Sumaryczne równanie cyklu Krebsa
Acetylo-CoA + 3NAD
Acetylo-CoA + 3NAD
+
+
+ FAD + GDP + P
+ FAD + GDP + P
i
i
+
+
H
H
2
2
O
O
2CO
2CO
2
2
+ 3NADH + 3H
+ 3NADH + 3H
+
+
+ FADH
+ FADH
2
2
+ GTP +
+ GTP +
CoA
CoA
Bilans energetyczny cyklu Krebsa
Bilans energetyczny cyklu Krebsa
3NADH + 3H
3NADH + 3H
+
+
+ 9ADP + 9P
+ 9ADP + 9P
i
i
3NAD
3NAD
+
+
+
+
9ATP
9ATP
FADH
FADH
2
2
+ 2ADP + P
+ 2ADP + P
i
i
FAD +
FAD +
2ATP
2ATP
GTP + ADP GDP +
GTP + ADP GDP +
1ATP
1ATP
12ATP
12ATP
Amfiboliczna rola cyklu Krebsa
Amfiboliczna rola cyklu Krebsa
glukoza
glukoza
alanina
alanina
glukoza
glukoza
treonina
treonina
seryna
seryna
cysteina
cysteina
fosfoenolopirogronian
fosfoenolopirogronian
pirogronian kwasy tłuszczowe
pirogronian kwasy tłuszczowe
izoleucyna
izoleucyna
leucyna
leucyna
lizyna
lizyna
asparaginian
asparaginian
szczawiooctan acetylo-CoA
szczawiooctan acetylo-CoA
tryptofan
tryptofan
fenyloalanina
fenyloalanina
fenyloalanina
fenyloalanina
tyrozyna
tyrozyna
fumaran cytrynian
fumaran cytrynian
acetooctan
tyrozyna
tyrozyna
leucyna
leucyna
bursztynian
bursztynian
kwasy tłuszczowe
kwasy tłuszczowe
metionina
metionina
walina
walina
sukcynylo-CoA
sukcynylo-CoA
α
α
-ketoglutaran
-ketoglutaran
izoleucyna
izoleucyna
histydyna
histydyna
glutaminian arginina
glutaminian arginina
prolina
prolina