Citrátový cyklus. Tomáš Kučera.

Transkript

1 itrátový cyklus Tomáš Kučera Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole 2017

2 Schéma energetického metabolismu aminokyseliny mastné kyseliny β-oxidace cukry glykolýza pyruvát alternativní dráhy NADH NAD + NADH NAD + fermentační regenerace NAD + laktát ethanol propionát butyrát butanol formiát H2 O2 acetát 2,3-butandiol sukcinát oxidační dekarboxylace citrátový cyklus Ac~S oa alvinův cyklus O 2 NADH NAD + NADPH NADP + ADP respirační řetězec O 2 fotosyntetický elektrontransportní řetězec hν ADP ATP oxidační fosforylace H 2 O fotofosforylace ATP

3 Přehled cyklu NADH FADH NADH O 2 lokalizace matrix mitochondrií vnitřní mitochondriální membrána (SDH) GTP NADH 4 O 2 zdroj stechiometrie 3 NAD + + FAD + GDP + P + acetyl-soa 3 NADH + 3 H + + FADH 2 + GTP + H-SoA + 2 O 2

4 Přehled cyklu Význam centrum metabolismu nejmenší stavební jednotky nejnižší úroveň křižovatka anabolických a katabolických procesů odbourávání i výstavba metabolismus cukrů, tuků, aminokyselin, porfyrinů zdroj energie při respiračním metabolismu

5 Vstup Ac-oA původ acetylu z tuků z aminokyselin z glykolýzy Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

6 Pyruvát konečný produkt glykolýzy O H 3 OOH důležitý metabolický uzel glukoneogeneze, syntéza lipidů, syntéza aminokyselin... nerespirační ( anaerobní ) zpracování pyruvát + NADH + H + laktát + NAD + pyruvát H 3 HO + O 2 H 3 HO + NADH + H + H 3 OH + NAD + respirační ( aerobní ) zpracování oxidační dekarboxylace acetylkoenzym A

7 Oxidační dekarboxylace pyruvátu multienzymový komplex pyruvátdehydrogenasa dihydrolipoylacetyltransferasa dihydrolipoyldehydrogenasa výhody multienzymového komplexu malá limitace difúzí minimalizace vedlejších reakcí koordinovaná regulace koenzymy thiamindifosfát lipoamid FAD NAD oa

8 Oxidační dekarboxylace pyruvátu Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

9 Kyselina lipoová Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

10 Ox. dekarboxylace pyruvátu regulace Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

11 itrátový cyklus pyruvát O H 3 FADH 2 FAD H 2O ¹ 2 H GTP H ¹ 2 fumarát ¹ 2 ¹ 2 sukcinát GDP + P i HO ¹ 2 ¹ 2 L-malát H 5. fumarasa 6. sukcinát dehydrogenasa NAD + NADH +H + NADH +H + 5. sukcinyl-oa synthetasa oash O S oa sukcinyl-oa * O 2 acetyl-oa oash + NAD + O 2 + NADH H 3 O oa H 2O O oash * oxalacetát 6. malátdehydrogenasa NAD + oash O * α-ketoglutarát pyruvátdehydrogenasa 1. citrátsynthasa itrátový cyklus 4. α-ketoglutarát dehydrogenasa O 2 HO S 3. isocitrát dehydrogenasa * citrát H 2. akonitasa * O oxalsukcinát H 2O HO H * 2. akonitasa 3. isocitrátdehydrogenasa H NADH +H + cis-akonitát * H isocitrát NAD + H 2O Překresleno dle Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

12 Glyoxylátový cyklus Upraveno dle Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

13 itrátový cyklus regulace pyruvát a 2+ acetyl-oa oxalacetát malát citrát fumarát NADH isocitrát sukcinát GTP sukcinyl-oa ATP α-ketoglutarát a 2+ a 2+, ADP Překresleno z Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

14 itrátový cyklus centrum metabolismu O 2 pyruvát aminokyseliny acetyl-oa mastné kyseliny aspartát fenylalanin tyrosin glukosa oxalacetát malát fumarát citrát cholesterol isocitrát porfyriny sukcinát isoleucin methionin valin sukcinyl-oa α-ketoglutarát mastné kyseliny s lichým počtem aminokyseliny Překresleno dlevoet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

15 Reversní citrátový cyklus Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

16 Anaplerotické reakce glutamátdehydrogenasa l-glutamát + H 2 O + NAD(P) + 2-oxoglutarát + NH 3 + NAD(P)H + H + pyruvátkarboxylasa pyruvát + HO 3 + ATP oxalacetát + ADP + P + H + aspartáttransaminasa l-aspartát + 2-oxoglutarát oxalacetát + l-glutamát cyklus purinových nukleotidů

17 Konec konec Děkuji za pozornost!

18 pyruvát H 3 O oash + NAD + pyruvátdehydrogenasa O 2 + NADH acetyl-oa H 3 O S oa H 2 O O oash * xalacetát 1. citrátsynthasa HO rogenasa * citrát 2. akonitasa H 2 O H

19 O oash - tát 1. citrátsynthasa HO sa * citrát 2. akonitasa H 2 O itrátový cyklus H * cis-akonitát 2. akonitasa H 2 O ydání)

20 citrát 2. akonitasa H * itrátový cyklus 2. akonitasa cis-akonitát H 2 O HO 3. isocitrátdehydrogenasa H * H isocitrát + hn Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

21 etoglutarát hydrogenasa AD + oash O * α-ketoglutarát 3. isocitrát dehydrogenasa O 2 H * O HO 3. isocitrátdehydrogenasa oxalsukcinát H * NADH +H + H isocitrát NAD + Překresleno dle Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)

22 FAD 6. sukcinát dehydrogenasa ¹ 2 ¹ 2 sukcinát 5. sukcinyl-oa synthetasa oash GTP 4. α-ketoglutarát dehydrogenasa GDP + P i O S oa sukcinyl-oa NADH +H + * O 2 NAD + oash O * α-ketoglutarát 3. isocitr dehyd O

23 H 2 O ¹ 2 ¹ 2 L-malát 5. fumarasa FADH 2 FAD H H ¹ 2 fumarát 6. sukcinát dehydrogenasa ¹ 2 itrátový cyklus ¹ 2 sukcinát 5. sukcinyl-oa synthetasa oash

24 H 2 O ¹ 2 HO ¹ 2 H ¹ 2 L-malát 5. fumarasa NAD + NADH +H + O * oxalacetát 6. malátdehydrogenasa H 2 O oash 1. citrátsynthasa H FADH 2 H ¹ 2 fumarát 6. sukcinát dehydrogenasa itrátový cyklus

25 2 4 6 NADH NADH O 2 FADH 2 5 GTP NADH 4 O 2

26

27

28

29

30

31 pyruvát a 2+ acetyl-oa oxalacetát malát citrát fumarát NADH isocitrát a 2+, ADP sukcinát GTP ATP sukcinyl-oa α-ketoglutarát a 2+

32 O 2 pyruvát aminokyseliny acetyl-oa mastné kyseliny glukosa oxalacetát cholesterol aspartát fenylalanin tyrosin malát fumarát citrát isocitrát sukcinát sukcinyl-oa α-ketoglutarát porfyriny isoleucin methionin valin mastné kyseliny s lichým počtem aminokyseliny

33