itrátový cyklus Tomáš Kučera tomas.kucera@lfmotol.cuni.cz Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole 2017
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
Přehled cyklu NADH FADH 2 2 4 6 5 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
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
Vstup Ac-oA původ acetylu z tuků z aminokyselin z glykolýzy Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
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
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
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)
Kyselina lipoová Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
Ox. dekarboxylace pyruvátu regulace Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
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)
Glyoxylátový cyklus Upraveno dle Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
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)
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)
Reversní citrátový cyklus Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
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
Konec konec Děkuji za pozornost!
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
O oash - tát 1. citrátsynthasa HO sa * citrát 2. akonitasa H 2 O itrátový cyklus H * cis-akonitát 2. akonitasa H 2 O ydání)
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)
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)
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
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
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
2 4 6 NADH NADH O 2 FADH 2 5 GTP NADH 4 O 2
pyruvát a 2+ acetyl-oa oxalacetát malát citrát fumarát NADH isocitrát a 2+, ADP sukcinát GTP ATP sukcinyl-oa α-ketoglutarát a 2+
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