في أي مرحلة تتم دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل؟ دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل (دورة كريبس). تجديد مجموعة مستقلبات دورة TCA من الأحماض الأمينية

4. دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل

المكون الثاني للمسار التقويضي العام هو دورة TCA. تم اكتشاف هذه الدورة في عام 1937 من قبل كريبس وجونسون. في عام 1948، أثبت كينيدي ولينينجر أن إنزيمات دورة TCA متمركزة في مصفوفة الميتوكوندريا.

4.1. كيمياء دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل.لا يمكن أكسدة حمض الأسيتيك الحر عن طريق نزع الهيدروجين. لذلك، فهو في شكله النشط (أسيتيل-CoA) يرتبط مبدئيًا بأوكسالوسيتات (OA، حمض أوكسالوسيتيك)، مما يؤدي إلى تكوين السيترات.

1. يتحد Acetyl-CoA مع أوكسالوسيتات في تفاعل تكثيف الألدول المحفز بواسطة سيترات سينسيز. يتم تشكيل السيريل-CoA. يتم تحلل Citrile-CoA بمشاركة الماء إلى سترات وHS-CoA.

2. هيدراتاز أكونيتاتي (أ تغوط) يحفز تحويل السيترات إلى إيزوسيترات من خلال خطوة حمض رابطة الدول المستقلة. آلية عمل أكونيتاز هي هيدراتاز وإيزوميراز.

3. إيزوسيترات ديهيدروجينيزيحفز نزع هيدروجين حمض الإيستريك إلى أوكسالوسكسينات (حمض أوكسالوسكسينيك)، والذي يتم بعد ذلك نزع كربوكسيلته إلى 2-أوكسوجلوتارات (α-كيتوجلوتارات). الإنزيم المساعد هو NAD+ (في الميتوكوندريا) وNADP+ (في العصارة الخلوية والميتوكوندريا).

4. 2-مركب هيدروجيناز أوكسوجلوتارات (مجمع هيدروجيناز ألفا-كيتوجلوتارات)يحفز نزع الكربوكسيل التأكسدي لـ 2-أوكسوجلوتارات إلى succinyl-CoA. متعدد الانزيمات 2- أوكسوجلوتارات ديهيدروجينيزيشبه المجمع مركب هيدروجيناز البيروفات وتتم العملية بشكل مشابه لعملية نزع الكربوكسيل المؤكسدة من البيروفات.

5. سوكسينيل ثيوكينازيحفز انقسام succinyl-CoA إلى حمض السكسينيك والإنزيم المساعد A. يتم تخزين الطاقة الناتجة عن انقسام succinyl-CoA في شكل غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP). في تفاعل إعادة الفسفرة المزدوج، يتم فسفرة ADP إلى ATP، ويمكن فسفرة جزيئات الناتج المحلي الإجمالي المنطلقة مرة أخرى ( فسفرة الركيزة). في النباتات، يكون الإنزيم خاصًا بـ ADP وATP.

6. سكسينات ديهيدروجينيزيحفز تحويل السكسينات إلى حمض الفوماريك. الإنزيم هو بروتين مجسم، وهو بروتين متكامل، لأنه مدمج في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ويحتوي على FAD وبروتينات كبريت الحديد كمجموعات صناعية. لا يتم فصل FADN 2 عن الإنزيم، ويتم بعد ذلك نقل إلكترونين إلى الإنزيم المساعد Q من سلسلة نقل الإلكترون للغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

7.فومارات هيدراتاز (فوماراز)يحفز تحويل حمض الفوماريك إلى حمض الماليك (مالات) بمشاركة الماء. الإنزيم مجسم، وينتج فقط L-مالات.

8.مالات ديهيدروجينيزيحفز أكسدة حمض الماليك إلى أوكسالوسيتات. أنزيم مالات ديهيدروجينيز - NAD +. بعد ذلك، يتكثف أوكسالوسيتات مرة أخرى مع أسيتيل مرافق الإنزيم أ، وتتكرر الدورة.

4.2. الأهمية البيولوجية وتنظيم دورة حمض الكربوكسيل.تعد دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل أحد مكونات المسار التقويضي العام الذي تحدث فيه أكسدة جزيئات الوقود من الكربوهيدرات والأحماض الدهنية والأحماض الأمينية. تدخل معظم جزيئات الوقود إلى دورة TCA على شكل أسيتيل مرافق الإنزيم أ (الشكل 1). جميع ردود أفعال دورة TCA تسير باستمرار في اتجاه واحد. القيمة الإجمالية لـ DG 0 ¢ = -40 كيلو جول/مول.

لطالما كان هناك شعار شائع بين الأطباء: "الدهون تحترق في لهيب الكربوهيدرات". يجب أن يُفهم على أنه أكسدة أسيتيل CoA، المصدر الرئيسي لها هو أكسدة الأحماض الدهنية، بعد التكثيف مع أوكسالوسيتات، والتي تتكون بشكل رئيسي من الكربوهيدرات (أثناء كربوكسيل البيروفات). في حالات اضطرابات استقلاب الكربوهيدرات أو الجوع، ينشأ نقص في أوكسالوسيتات، مما يؤدي إلى انخفاض في أكسدة أسيتيل مرافق الإنزيم أ في دورة TCA.

رسم بياني 1. دور دورة TCA في التنفس الخلوي. المرحلة 1 (دورة TCA) استخراج 8 إلكترونات من جزيء الأسيتيل-CoA؛ المرحلة 2 (سلسلة نقل الإلكترون) تخفيض جزيئين من الأكسجين وتشكيل تدرج البروتون (~36 ساعة +)؛ تستخدم المرحلة 3 (سينثاس ATP) طاقة تدرج البروتون لتكوين ATP (حوالي 9 ATP) (Berg J.M.، Tymoczko J.L.، Stryer L. Biochemistry. N-Y: W.H. Freeman and Company، 2002).

يمكن تمثيل الدور الأيضي الرئيسي لدورة TCA في شكل عمليتين: 1) سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال، ونتيجة لذلك تتأكسد مجموعة الأسيتيل إلى جزيئين من ثاني أكسيد الكربون؛ 2) نزع الهيدروجين بأربعة أضعاف، مما يؤدي إلى تكوين 3 جزيئات من NADH + H + وجزيء واحد من FADH 2 . الأكسجين مطلوب لتشغيل دورة TCA بشكل غير مباشر كمستقبل للإلكترون في نهاية سلاسل نقل الإلكترون ولتجديد NAD + وFAD.

يعد التوليف والتحلل المائي لـ ATP ذا أهمية أساسية لتنظيم دورة TCA.

1. يتم تنشيط إنزيم إيزوسيترات ديهيدروجينيز بشكل خيفي بواسطة ADP عن طريق زيادة تقارب الإنزيم للركيزة. NADH يثبط هذا الإنزيم عن طريق استبدال NAD+. يمنع ATP أيضًا إنزيم إيزوسيترات ديهيدروجينيز. ومن المهم أن تحويل المستقلبات إلى دورة TCA يتطلب NAD + وFAD على عدة مراحل، وكميتها كافية فقط في ظل ظروف شحن الطاقة المنخفضة.

2. يتم تنظيم نشاط مجمع هيدروجيناز 2-أوكسوجلوتارات (نازع هيدروجيناز ألفا كيتوجلوتارات) بشكل مشابه لتنظيم مجمع هيدروجيناز البيروفات . يتم تثبيط هذا المركب بواسطة succinyl-CoA وNADH (المنتجات النهائية للتحولات المحفزة بواسطة مركب هيدروجيناز 2-أوكسوجلوتارات). بالإضافة إلى ذلك، يتم تثبيط مركب هيدروجيناز 2-أوكسوجلوتارات بواسطة شحنة الطاقة العالية للخلية. لذلك، فإن معدل التحول إلى دورة TCA يتناقص مع توفير كمية كافية من ATP للخلية (الشكل 11.2). في عدد من البكتيريا، يتم تثبيط سينسيز السيترات بشكل خافت بواسطة ATP عن طريق زيادة الكيلومتر لأسيتيل CoA.

ويرد مخطط تنظيم مسار الهدم العام في الشكل 2.

أرز. 2. تنظيم المسار العام للتقويض. الجزيئات الرئيسية التي تنظم عمل دورة TCA هي ATP و NADH. النقاط الرئيسية للتنظيم هي إيزوسيترات ديهيدروجينيز ومركب هيدروجيناز 2-أوكسوجلوتارات.

4.3. دور الطاقة للمسار التقويضي المشترك

في المسار العام للتقويض، يتم تشكيل 3 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون من جزيء واحد من حمض البيروفيك في التفاعلات التالية: أثناء نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض البيروفيك، أثناء نزع الكربوكسيل من حمض الإيستريك وأثناء نزع الكربوكسيل من حمض 2-أوكسوجلوتاريك. في المجموع، أثناء أكسدة جزيء واحد من حمض البيروفيك، تتم إزالة خمسة أزواج من ذرات الهيدروجين، منها زوج واحد من السكسينات ويذهب إلى FAD مع تكوين FADH 2، ويتم أخذ أربعة أزواج إلى 4 جزيئات من NAD + مع تكوين 4 جزيئات من NADH + H + أثناء نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض البيروفيك، وأحماض 2-أوكسوجلوتاريك، ونزع هيدروجين الإيزوسيترات والمالات. في النهاية، يتم نقل ذرات الهيدروجين إلى الأكسجين لتكوين 5 جزيئات H2O، وتتراكم الطاقة المنطلقة في تفاعلات الفسفرة التأكسدية على شكل جزيئات ATP.

المجموع الإجمالي:

1. نزع الكربوكسيل التأكسدي من البيروفات ~ 2.5 ATP.

2. هناك ~ 9 ATP في دورة TCA والسلاسل التنفسية المرتبطة بها.

3. في تفاعل فسفرة الركيزة في دورة TCA، ~ 1 ATP.

في دورة TCA والتفاعلات المرتبطة بها من الفسفرة التأكسدية، يتم تكوين ما يقرب من 10 ATP أثناء أكسدة مجموعة الأسيتيل لجزيء أسيتيل CoA واحد

في المجموع، في المسار العام للتقويض، نتيجة لتحولات جزيء واحد من حمض البيروفيك، يتم إطلاق ما يقرب من 12.5 جزيء من ATP.

لقد تحدثت عن ماهيتها في الواقع، ولماذا هناك حاجة لدورة كريبس وما هو المكان الذي تحتله في عملية التمثيل الغذائي. الآن دعنا ننتقل إلى ردود أفعال هذه الدورة نفسها.

سأقوم بالحجز على الفور - بالنسبة لي شخصيًا، كان حفظ ردود الفعل نشاطًا لا معنى له على الإطلاق حتى قمت بفرز الأسئلة المذكورة أعلاه. ولكن إذا كنت قد فهمت النظرية بالفعل، أقترح عليك الانتقال إلى الممارسة.

يمكنك رؤية العديد من الطرق لكتابة دورة كريبس. الخيارات الأكثر شيوعًا هي شيء من هذا القبيل:

ولكن ما بدا لي أكثر ملاءمة هو طريقة كتابة ردود الفعل من الكتاب المدرسي القديم الجيد عن الكيمياء الحيوية للمؤلفين تي تي بيريزوف. و كوروفكينا بي.في.

رد الفعل الأول

يتم الجمع بين الأسيتيل CoA وOxaloacetate المألوفين بالفعل ويتحولان إلى سيترات، أي إلى حمض الستريك.

رد الفعل الثاني

الآن نأخذ حامض الستريك ونقلبه حمض الإيزوتريك. اسم آخر لهذه المادة هو إيزوسيترات.

في الواقع، هذا التفاعل أكثر تعقيدًا إلى حد ما، من خلال مرحلة وسيطة - تكوين حمض رابطة الدول المستقلة-الأكونيتيك. لكنني قررت تبسيطها حتى تتذكرها بشكل أفضل. إذا لزم الأمر، يمكنك إضافة الخطوة المفقودة هنا إذا كنت تتذكر كل شيء آخر.

في جوهر الأمر، قامت المجموعتان الوظيفيتان بتبادل الأماكن ببساطة.

رد الفعل الثالث

إذن، لدينا حمض الإيزوتريك. الآن يجب نزع الكربوكسيل (أي إزالة COOH) ونزع الهيدروجين (أي إزالة H). المادة الناتجة هي كيتوجلوتارات.

هذا التفاعل ملحوظ في تكوين مركب HADH 2. وهذا يعني أن الناقل NAD يلتقط الهيدروجين لبدء السلسلة التنفسية.

تعجبني نسخة تفاعلات دورة كريبس في الكتاب المدرسي من تأليف بيريزوف وكوروفكين على وجه التحديد لأن الذرات والمجموعات الوظيفية التي تشارك في التفاعلات تكون مرئية بوضوح على الفور.

رد الفعل الرابع

مرة أخرى، يعمل النيكوتين أميد الأدينين دينوكليوتيد كالساعة، أي فوق. يأتي هذا الناقل الجميل هنا، تمامًا كما في الخطوة الأخيرة، لالتقاط الهيدروجين ونقله إلى السلسلة التنفسية.

بالمناسبة، المادة الناتجة هي سكسينيل-CoAلا ينبغي أن يخيفك. السكسينات هو اسم آخر لحمض السكسينيك، وهو مألوف لك منذ أيام الكيمياء العضوية الحيوية. Succinyl-Coa هو مركب من حمض السكسينيك مع الإنزيم المساعد-A. يمكننا القول أن هذا هو استر حمض السكسينيك.

رد الفعل الخامس

في الخطوة السابقة، قلنا أن succinyl-CoA هو إستر لحمض السكسينيك. والآن سوف نحصل على مؤسسة النقد العربي السعودي حمض السكسينيك، أي السكسينات من succinyl-CoA. نقطة مهمة للغاية: في رد الفعل هذا فسفرة الركيزة.

الفسفرة بشكل عام (يمكن أن تكون مؤكسدة وركيزة) هي إضافة مجموعة الفوسفور PO 3 إلى الناتج المحلي الإجمالي أو ATP للحصول على كامل جي تي إفأو على التوالي ATP. تختلف الركيزة في أن مجموعة الفوسفور نفسها تنفصل عن أي مادة تحتوي عليها. حسنًا، ببساطة، يتم نقله من الركيزة إلى HDF أو ADP. ولهذا السبب يطلق عليه "الفسفرة الركيزة".

مرة أخرى: في بداية فسفرة الركيزة، لدينا جزيء ثنائي الفوسفات - ثنائي فوسفات الجوانوزين أو ثنائي فوسفات الأدينوزين. تتكون الفسفرة من حقيقة أن الجزيء الذي يحتوي على بقايا حمض الفوسفوريك - HDP أو ADP - "يكتمل" في جزيء يحتوي على ثلاث بقايا حمض الفوسفوريك لإنتاج غوانوزين ثلاثي الفوسفات أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات. تحدث هذه العملية أثناء تحويل succinyl-CoA إلى سكسينات (أي حمض السكسينيك).

في الرسم البياني يمكنك رؤية الحروف F (n). ويعني "الفوسفات غير العضوي". يتم نقل الفوسفات غير العضوي من الركيزة إلى HDP بحيث تحتوي منتجات التفاعل على GTP جيد وكامل. الآن دعونا نلقي نظرة على رد الفعل نفسه:

رد الفعل السادس

التحول القادم. هذه المرة سوف يتحول إلى حمض السكسينيك الذي حصلنا عليه في الخطوة الأخيرة فوماراتلاحظ الرابطة المزدوجة الجديدة.

يوضح الرسم البياني بوضوح كيفية مشاركته في التفاعل موضة عابرة: يلتقط هذا الحامل الدؤوب للبروتونات والإلكترونات الهيدروجين ويسحبه مباشرة إلى السلسلة التنفسية.

رد الفعل السابع

نحن بالفعل في خط النهاية. المرحلة قبل الأخيرة من دورة كريبس هي التفاعل الذي يحول الفومارات إلى L-مالات. L-مالات هو اسم آخر حمض الماليكمألوفة من دورة الكيمياء العضوية الحيوية.

إذا نظرت إلى التفاعل نفسه، سترى أنه أولاً يسير في الاتجاهين، وثانيًا، جوهره هو الترطيب. وهذا يعني أن الفومارات يربط ببساطة جزيء الماء بنفسه، مما ينتج عنه حمض إل-الماليك.

رد الفعل الثامن

التفاعل الأخير في دورة كريبس هو أكسدة حمض الماليك إلى أوكسالوسيتات، أي إلى حمض الأكسالوسيتيك. كما تفهم، فإن "أوكسالوسيتيك" و"حمض أوكسالوسيتيك" مترادفان. ربما تتذكر أن حمض الأكسالوسيتيك هو أحد مكونات التفاعل الأول لدورة كريبس.

وهنا نلاحظ خصوصية رد الفعل: تشكيل NADH 2والتي سوف تحمل الإلكترونات إلى السلسلة التنفسية. لا تنس أيضًا التفاعلات 3،4 و6، حيث تتشكل أيضًا ناقلات الإلكترون والبروتون للسلسلة التنفسية.

كما ترون، سلطت الضوء على وجه التحديد باللون الأحمر على التفاعلات التي يتم خلالها تشكيل NADH و FADH2. هذه مواد مهمة جدًا لسلسلة الجهاز التنفسي. لقد سلطت الضوء باللون الأخضر على التفاعل الذي يحدث فيه فسفرة الركيزة ويتم إنتاج GTP.

كيف تتذكر كل هذا؟

في الواقع، الأمر ليس بهذه الصعوبة. بعد قراءة المقالتين بالكامل، بالإضافة إلى كتابك المدرسي ومحاضراتك، تحتاج فقط إلى التدرب على كتابة ردود الفعل هذه. أوصي بتذكر دورة كريبس في مجموعات من 4 تفاعلات. اكتب هذه التفاعلات الأربعة عدة مرات، بحيث تختار كل واحدة منها الارتباط الذي يناسب ذاكرتك.

على سبيل المثال، تذكرت على الفور التفاعل الثاني بسهولة، حيث يتم تشكيل حمض الإيزوتريك من حامض الستريك (والذي أعتقد أنه مألوف لدى الجميع منذ الطفولة).

يمكنك أيضًا استخدام أساليب الإستذكار مثل: " أناناس كاملة وقطعة من السوفليه هي في الواقع غداءي اليومالذي يتوافق مع سلسلة - سيترات، رابطة الدول المستقلة- أكونيتات، إيزوسيترات، ألفا كيتوجلوتارات، سكسينيل-CoA، سكسينات، فومارات، مالات، أوكسالوسيتات. هناك مجموعة أكثر مثلهم.

لكن بصراحة، لم أحب مثل هذه القصائد أبدًا. في رأيي، من الأسهل أن نتذكر تسلسل ردود الفعل نفسها. لقد ساعدني كثيرًا أن أقسم دورة كريبس إلى قسمين، تدربت على الكتابة في كل منهما عدة مرات في الساعة. وكقاعدة عامة، حدث هذا في فصول مثل علم النفس أو أخلاقيات علم الأحياء. هذا مريح للغاية - دون تشتيت انتباهك عن المحاضرة، يمكنك قضاء دقيقة واحدة فقط في كتابة ردود الفعل كما تتذكرها، ثم التحقق منها بالخيار الصحيح.

بالمناسبة، في بعض الجامعات، أثناء الاختبارات والامتحانات في الكيمياء الحيوية، لا يحتاج المعلمون إلى معرفة ردود الفعل أنفسهم. كل ما تحتاجه هو معرفة ما هي دورة كريبس، وأين تحدث، وما هي سماتها وأهميتها، وبالطبع سلسلة التحولات نفسها. يمكن تسمية السلسلة فقط بدون صيغ، وذلك باستخدام أسماء المواد فقط. وهذا النهج لا يخلو من المعنى في رأيي.

آمل أن يكون دليلي لدورة TCA مفيدًا لك. وأريد أن أذكرك بأن هاتين المقالتين ليستا بديلاً كاملاً لمحاضراتك وكتبك المدرسية. لقد كتبتها فقط حتى تتمكن من فهم ما هي دورة كريبس تقريبًا. إذا رأيت فجأة أي خطأ في دليلي، يرجى الكتابة عنه في التعليقات. شكرًا لكم على اهتمامكم!

تم اكتشاف دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل في عام 1937 من قبل ج. كريبس. وفي هذا الصدد، سميت "دورة كريبس". هذه العملية هي المسار المركزي لعملية التمثيل الغذائي. يحدث في خلايا الكائنات الحية في مراحل مختلفة من التطور التطوري (الكائنات الحية الدقيقة والنباتات والحيوانات).

الركيزة الأولية لدورة حمض ثلاثي الكربوكسيل هي أنزيم أسيتيل أ. هذا المستقلب هو الشكل النشط لحمض الأسيتيك. يعمل حمض الأسيتيك كمنتج تحلل وسيط شائع لجميع المواد العضوية الموجودة في خلايا الكائنات الحية تقريبًا. وذلك لأن الجزيئات العضوية عبارة عن مركبات كربونية يمكن أن تتحلل بشكل طبيعي إلى وحدات حمض الأسيتيك ثنائية الكربون.

يحتوي حمض الأسيتيك الحر على تفاعل ضعيف نسبيًا. وتحدث تحولاتها في ظل ظروف قاسية إلى حد ما، وهي غير واقعية في الخلية الحية. لذلك، يتم تنشيط حمض الأسيتيك في الخلايا من خلال دمجه مع الإنزيم المساعد A. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل شكل نشط من حمض الأسيتيك - أسيتيل الإنزيم المساعد A.

الإنزيم المساعد A هو مركب ذو وزن جزيئي منخفض يتكون من الفسفوادينوسين، وبقايا حمض البانتوثنيك (فيتامين ب3) والثيوإيثانولامين. تتم إضافة بقايا حمض الأسيتيك إلى مجموعة سلفهيدريل من الثيوإيثانول أمين. في هذه الحالة، يتم تشكيل ثيويثر - أسيتيل أنزيم A، وهو الركيزة الأولية لدورة كريبس.

أسيتيل أنزيم أ

يظهر الشكل 1 رسمًا تخطيطيًا لتحول المنتجات الوسيطة في دورة كريبس. 67. تبدأ العملية بتكثيف أنزيم الأسيتيل A مع أوكسالوسيتات (حمض أوكسالوسيتيك، OCA)، مما يؤدي إلى تكوين حمض الستريك (سيترات). يتم تحفيز التفاعل بواسطة إنزيم سترات سينسيز.

الشكل 67 – مخطط تحويل المنتجات الوسيطة في الدورة

الأحماض الثلاثية الكربوكسيل

علاوة على ذلك، تحت تأثير إنزيم أكونيتاز، يتم تحويل حامض الستريك إلى حمض إيزوسيتريك. يخضع حمض الإيزوتريك لعمليات الأكسدة ونزع الكربوكسيل. في هذا التفاعل، الذي يتم تحفيزه بواسطة إنزيم هيدروجيناز إيزوسيترات المعتمد على NAD، تكون المنتجات هي ثاني أكسيد الكربون، NAD المخفض، وحمض كيتوجلوتاريك، الذي يشارك بعد ذلك في عملية نزع الكربوكسيل التأكسدي (الشكل 68).

الشكل 68 - تكوين حمض الكيتوجلوتاريك في دورة كريبس

يتم تحفيز عملية نزع الكربوكسيل التأكسدي لـ a-ketoglutarate بواسطة إنزيمات مركب a-ketoglutarate dehydrogenase multienzyme. يتكون هذا المركب من ثلاثة إنزيمات مختلفة، ويتطلب أنزيمات مساعدة لتعمل. تشتمل الإنزيمات المساعدة لمركب هيدروجيناز كيتو-جلوتارات على الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء التالية:

· فيتامين ب1 (الثيامين) – بيروفوسفات الثيامين;

· فيتامين ب 2 (الريبوفلافين) – FAD;

· فيتامين ب 3 (حمض البانتوثنيك) – الإنزيم المساعد أ؛

· فيتامين ب 5 (نيكوتيناميد) – NAD؛

· مادة شبيهة بالفيتامين – حمض ليبويك.

من الناحية التخطيطية، يمكن تمثيل عملية نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض الكيتو جلوتاريك بمعادلة تفاعل التوازن التالية:

منتج هذه العملية هو ثيوستر من بقايا حمض السكسينيك (السكسينات) مع الإنزيم المساعد A - السكسينيل-الإنزيم المساعد A. رابطة الثيوستر للإنزيم المساعد السكسينيل A هي ذات تأثير كبير.

رد الفعل التالي لدورة كريبس هو عملية فسفرة الركيزة. في ذلك، يتم تحلل رابطة الثيويستر من إنزيم السكسينيل A تحت تأثير إنزيم إنزيم السكسينيل-CoA مع تكوين حمض السكسينيك (السكسينات) والإنزيم المساعد الحر A. ويرافق هذه العملية إطلاق الطاقة، والتي يتم على الفور يستخدم لفسفرة HDP، مما يؤدي إلى تكوين جزيء GTP الفوسفات عالي الطاقة. فسفرة الركيزة في دورة كريبس:

حيث Fn هو حمض الأرثوفوسفوريك.

يمكن استخدام GTP المتكون أثناء الفسفرة التأكسدية كمصدر للطاقة في العديد من التفاعلات المعتمدة على الطاقة (في عملية التخليق الحيوي للبروتين، وتنشيط الأحماض الدهنية، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام GTP لتوليد ATP في تفاعل كيناز ثنائي فوسفات النيوكليوزيد

يتم أكسدة منتج تفاعل إنزيم succinyl-CoA، السكسينات، بمشاركة إنزيم هيدروجيناز السكسينات. هذا الإنزيم عبارة عن هيدروجيناز الفلافين، الذي يحتوي على جزيء FAD كأنزيم مساعد (مجموعة صناعية). ونتيجة للتفاعل، يتأكسد حمض السكسينيك إلى حمض الفوماريك. وفي الوقت نفسه، تتم استعادة FAD.

حيث E هي مجموعة FAD الاصطناعية المرتبطة بسلسلة البولي ببتيد للإنزيم.

حمض الفوماريك المتكون في تفاعل هيدروجيناز السكسينات، تحت تأثير إنزيم فوماراز (الشكل 69)، يربط جزيء الماء ويتحول إلى حمض الماليك، والذي يتأكسد بعد ذلك في تفاعل هيدروجيناز المالات إلى حمض أوكسالوسيتيك (أوكسالوسيتيك). يمكن استخدام الأخير مرة أخرى في تفاعل سينسيز السيترات لتخليق حامض الستريك (الشكل 67). ونتيجة لذلك، فإن التحولات في دورة كريبس تكون دورية بطبيعتها.

الشكل 69 - استقلاب حمض الماليك في دورة كريبس

يمكن تقديم معادلة التوازن لدورة كريبس على النحو التالي:

إنه يوضح أنه في الدورة هناك أكسدة كاملة لجذر الأسيتيل للبقايا من أنزيم الأسيتيل A إلى جزيئين من ثاني أكسيد الكربون. يصاحب هذه العملية تكوين ثلاثة جزيئات من NAD المخفض، وجزيء واحد من FAD مخفض وجزيء واحد من الفوسفات عالي الطاقة - GTP.

تحدث دورة كريبس في مصفوفة الميتوكوندريا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذا هو المكان الذي توجد فيه معظم إنزيماته. ويتم بناء إنزيم واحد فقط، وهو إنزيم هيدروجيناز السكسينات، في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. يتم دمج الإنزيمات الفردية لدورة حمض ثلاثي الكربوكسيل في مركب وظيفي متعدد الإنزيمات (مستقلب) مرتبط بالسطح الداخلي للغشاء الداخلي للميتوكوندريا. من خلال دمج الإنزيمات في المستقلب، تزداد كفاءة عمل هذا المسار الأيضي بشكل كبير وتظهر فرص إضافية لتنظيمه الدقيق.

يتم تحديد ميزات تنظيم دورة حمض الكربوكسيل إلى حد كبير من خلال أهميتها. تؤدي هذه العملية الوظائف التالية:

1) طاقة.تعد دورة كريبس أقوى مصدر للركائز (الإنزيمات المساعدة المخفضة - NAD وFAD) لتنفس الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تخزين الطاقة فيه على شكل فوسفات عالي الطاقة - GTP؛

2) بلاستيك. المنتجات الوسيطة لدورة كريبس هي سلائف لتخليق فئات مختلفة من المواد العضوية - الأحماض الأمينية والسكريات الأحادية والأحماض الدهنية وما إلى ذلك.

وبالتالي، تؤدي دورة كريبس وظيفة مزدوجة: من ناحية، فهي مسار عام للتقويض، حيث تلعب دورًا مركزيًا في إمداد الخلية بالطاقة، ومن ناحية أخرى، فهي توفر عمليات التخليق الحيوي مع ركائز. تسمى هذه العمليات الأيضية أمفيبوليك. دورة كريبس هي دورة برمائية نموذجية.

يرتبط تنظيم العمليات الأيضية في الخلية ارتباطًا وثيقًا بوجود الإنزيمات "الرئيسية". الإنزيمات الرئيسية في هذه العملية هي تلك التي تحدد سرعتها. عادة، أحد الإنزيمات "الرئيسية" في العملية هو الإنزيم الذي يحفز تفاعلها الأولي.

تتميز الإنزيمات "الرئيسية" بالميزات التالية. هذه الانزيمات

· تحفيز ردود الفعل التي لا رجعة فيها.

· يكون أقل نشاطاً مقارنة بالإنزيمات الأخرى المشاركة في العملية؛

· هي إنزيمات تفارغية.

الإنزيمات الرئيسية لدورة كريبس هي سيترات سينسيز وإيزوسيترات ديهيدروجينيز. مثل الإنزيمات الرئيسية في المسارات الأيضية الأخرى، يتم تنظيم نشاطها من خلال ردود فعل سلبية: فهي تتناقص مع زيادة تركيز دورة كريبس الوسيطة في الميتوكوندريا. وبالتالي، يعمل حامض الستريك وأنزيم السكسينيل A كمثبطات سينسيز السترات، ويعمل NAD المخفض كإنزيم إيزوسيترات ديهيدروجينيز.

ADP هو منشط لإيزوسيترات ديهيدروجينيز. في ظل ظروف زيادة حاجة الخلية إلى ATP كمصدر للطاقة، عندما يزيد محتوى منتجات التحلل (ADP) فيها، تنشأ متطلبات أساسية لزيادة معدل تحولات الأكسدة والاختزال في دورة كريبس، وبالتالي زيادة مستوى إمدادات الطاقة الخاصة بها .

دورة الأحماض الثلاثية الكربوكسيل

دورة الأحماض الثلاثية الكربوكسيل - دورة حمض الستريك أو دورة كريبس هي مسار ممثل على نطاق واسع في الكائنات الحية من الحيوانات والنباتات والميكروبات للتحولات المؤكسدة للأحماض الثنائية والثلاثية الكربوكسيل التي تتشكل كمنتجات وسيطة أثناء تحلل وتخليق البروتينات والدهون و الكربوهيدرات. اكتشفه H. كريبس و دبليو جونسون (1937). هذه الدورة هي أساس عملية التمثيل الغذائي وتؤدي وظيفتين مهمتين - تزويد الجسم بالطاقة ودمج جميع التدفقات الأيضية الرئيسية، سواء التقويضية (التحلل الحيوي) أو الابتنائية (التخليق الحيوي).

تتكون دورة كريبس من 8 مراحل (يتم تمييز المنتجات الوسيطة على مرحلتين في الرسم البياني)، يحدث خلالها ما يلي:

1) الأكسدة الكاملة لبقايا الأسيتيل إلى جزيئين من ثاني أكسيد الكربون،

2) يتم تكوين ثلاثة جزيئات من ثنائي نيوكليوتيد النيكوتيناميد الأدينين المخفض (NADH) وواحد مخفض من ثنائي نوكليوتيد الفلافين الأدينين (FADH2) ، وهو المصدر الرئيسي للطاقة المنتجة في الدورة و

3) يتكون جزيء واحد من غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP) نتيجة لما يسمى بأكسدة الركيزة.

بشكل عام، المسار مناسب للطاقة (DG0" = -14.8 كيلو كالوري.)

تبدأ دورة كريبس، المترجمة في الميتوكوندريا، بحمض الستريك (سيترات) وتنتهي بتكوين حمض أوكسالوسيتيك (أوكسالوأسيتات - OA). تشمل ركائز الدورة الأحماض الثلاثية الكربوكسيل - الستريك، ورابطة الدول المستقلة، والإيزوتريكت، والأوكسالوسكسينات (الأوكسالوسكسينات) والأحماض ثنائية الكربوكسيل - 2-كيتوجلوتاريك (KG)، والسكسينيك، والفوماريك، والماليك (مالات) والأكسالوسيتيك. تشتمل ركائز دورة كريبس أيضًا على حمض الأسيتيك، والذي في شكله النشط (أي في شكل أنزيم الأسيتيل A، أسيتيل-SCoA) يشارك في التكثيف مع حمض الأكسالوأسيتيك، مما يؤدي إلى تكوين حامض الستريك. إن بقايا الأسيتيل الموجودة في بنية حامض الستريك هي التي تتأكسد. تتأكسد ذرات الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون، ويتم قبول ذرات الهيدروجين جزئيًا بواسطة الإنزيمات المساعدة لنازعة الهيدروجين، وتنتقل جزئيًا إلى المحلول، أي إلى البيئة في شكل بروتوني.

حمض البيروفيك (البيروفات)، الذي يتكون أثناء تحلل السكر ويحتل أحد الأماكن المركزية في تقاطع المسارات الأيضية، يُشار إليه عادةً كمركب البداية لتكوين أسيتيل مرافق الإنزيم أ. تحت تأثير إنزيم ذو بنية معقدة - هيدروجيناز البيروفات (CP1.2.4.1 - PDHase)، يتأكسد البيروفات ليشكل ثاني أكسيد الكربون (نزع الكربوكسيل الأول)، أسيتيل CoA ويتم تقليله بواسطة NAD (انظر الرسم البياني). ومع ذلك، فإن أكسدة البيروفات ليست الطريقة الوحيدة لتكوين أسيتيل CoA، وهو أيضًا منتج مميز لأكسدة الأحماض الدهنية (إنزيم الثيولاز أو سينثيتيز الأحماض الدهنية) وتفاعلات أخرى لتحلل الكربوهيدرات والأحماض الأمينية. جميع الإنزيمات المشاركة في تفاعلات دورة كريبس متمركزة في الميتوكوندريا، ومعظمها قابل للذوبان، ويرتبط هيدروجيناز السكسينات (KF1.3.99.1) ارتباطًا وثيقًا بالهياكل الغشائية.

إن تكوين حامض الستريك، الذي تبدأ الدورة المناسبة له، بمساعدة سيترات سينسيز (EC4.1.3.7 - إنزيم التكثيف في الرسم التخطيطي)، هو تفاعل داخلي (مع امتصاص الطاقة)، ​​وتنفيذه ممكن بسبب استخدام الرابطة الغنية بالطاقة لبقايا الأسيتيل مع KoA [CH3CO~SKoA]. هذه هي المرحلة الرئيسية لتنظيم الدورة بأكملها. ويلي ذلك أيزومرة حامض الستريك إلى حمض إيزوسيتريك خلال المرحلة المتوسطة لتكوين حمض رابطة الدول المستقلة (أنزيم أكونيتاز KF4.2.1.3، لديه خصوصية مجسمة مطلقة - حساسية لموقع الهيدروجين). يبدو أن نتاج التحول الإضافي لحمض الإيزوسيتريك تحت تأثير إنزيم هيدروجيناز المقابل (إيزوسيترات ديهيدروجينيز KF1.1.1.41) هو حمض الأكسالوسوكسينيك، الذي يؤدي نزع الكربوكسيل منه (جزيء ثاني أكسيد الكربون الثاني) إلى CG. يتم أيضًا تنظيم هذه المرحلة بشكل صارم. في عدد من الخصائص (الوزن الجزيئي العالي، البنية المعقدة متعددة المكونات، التفاعلات التدريجية، نفس الإنزيمات المساعدة جزئيًا، إلخ.) يشبه هيدروجيناز KH (EC1.2.4.2) PDHase. منتجات التفاعل هي CO2 (نزع الكربوكسيل الثالث)، H+ وsuccinyl-CoA. في هذه المرحلة، يتم تنشيط إنزيم succinyl-CoA، والذي يسمى أيضًا ثيوكيناز السكسينات (EC6.2.1.4)، مما يحفز التفاعل العكسي لتكوين السكسينات الحرة: Succinyl-CoA + Pneorg + الناتج المحلي الإجمالي = Succinate + KoA + GTP. خلال هذا التفاعل، يحدث ما يسمى فسفرة الركيزة، أي. تكوين ثلاثي فوسفات الغوانوسين الغني بالطاقة (GTP) على حساب ثنائي فوسفات الغوانوزين (GDP) والفوسفات المعدني (Pneorg) باستخدام طاقة succinyl-CoA. بعد تكوين السكسينات، يبدأ تأثير هيدروجيناز السكسينات (KF1.3.99.1)، وهو بروتين فلافوبروتين، في العمل، مما يؤدي إلى حمض الفوماريك. يرتبط FAD بجزء البروتين من الإنزيم وهو الشكل النشط من الريبوفلافين (فيتامين ب 2). يتميز هذا الإنزيم أيضًا بالخصوصية المجسمة المطلقة في التخلص من الهيدروجين. يضمن فوماراز (EC4.2.1.2) التوازن بين حمض الفوماريك وحمض الماليك (أيضًا محدد مجسم)، ويؤدي هيدروجيناز حمض الماليك (نازعة هيدروجين المالات EC1.1.1.37، الذي يتطلب الإنزيم المساعد NAD +، وهو أيضًا محدد مجسم) إلى الإكمال من دورة كريبس، أي تكوين حمض الأوكسالوسيتيك. بعد ذلك، يتكرر تفاعل تكثيف حمض الأكسالوأسيتيك مع أسيتيل مرافق الإنزيم أ، مما يؤدي إلى تكوين حمض الستريك، وتستأنف الدورة.

يعد هيدروجيناز السكسينات جزءًا من مركب هيدروجيناز السكسينات الأكثر تعقيدًا (المركب II) في السلسلة التنفسية، حيث يوفر مكافئات الاختزال (NAD-H2) التي تتشكل أثناء التفاعل مع السلسلة التنفسية.

باستخدام مثال PDHase، يمكنك التعرف على مبدأ التنظيم المتسلسل للنشاط الأيضي بسبب الفسفرة - نزع الفسفرة من الإنزيم المقابل بواسطة كيناز وفوسفاتيز PDHase خاص. كلاهما متصل بـ PDGase.

دورة الأحماض الثلاثية الكربوكسيل

من المفترض أن تحفيز التفاعلات الأنزيمية الفردية يتم كجزء من "المركب الفائق" فوق الجزيئي، أو ما يسمى "الأيض". مزايا مثل هذا التنظيم للإنزيمات هي أنه لا يوجد انتشار للعوامل المساعدة (الإنزيمات المساعدة وأيونات المعادن) والركائز، وهذا يساهم في تشغيل الدورة بشكل أكثر كفاءة.

كفاءة استخدام الطاقة للعمليات التي تم النظر فيها منخفضة، ومع ذلك، فإن 3 مولات من NADH و1 مول من FADH2 تكونت أثناء أكسدة البيروفات والتفاعلات اللاحقة لدورة كريبس هي منتجات مهمة للتحولات المؤكسدة. يتم إجراء الأكسدة الإضافية بواسطة إنزيمات السلسلة التنفسية أيضًا في الميتوكوندريا وترتبط بالفسفرة، أي. تكوين ATP بسبب الأسترة (تكوين استرات الفسفور العضوي) للفوسفات المعدني. يحدد تحلل السكر، والعمل الأنزيمي لـ PDHase ودورة كريبس - ما مجموعه 19 تفاعلًا - الأكسدة الكاملة لجزيء واحد من الجلوكوز إلى 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون مع تكوين 38 جزيء من ATP - "عملة الطاقة" هذه للخلية. تعتبر عملية أكسدة NADH وFADH2 بواسطة إنزيمات السلسلة التنفسية فعالة للغاية، وتحدث باستخدام الأكسجين الجوي، وتؤدي إلى تكوين الماء وتكون بمثابة المصدر الرئيسي لموارد الطاقة في الخلية (أكثر من 90٪). ومع ذلك، فإن إنزيمات دورة كريبس لا تشارك في تنفيذها المباشر. تحتوي كل خلية بشرية على ما بين 100 إلى 1000 ميتوكوندريا، والتي توفر الطاقة الحيوية.

أساس الوظيفة التكاملية لدورة كريبس في عملية التمثيل الغذائي هو أن الكربوهيدرات والدهون والأحماض الأمينية من البروتينات يمكن تحويلها في النهاية إلى وسائط (وسيطة) لهذه الدورة أو تصنيعها منها. يجب أن يتم الجمع بين إزالة الوسطيات من الدورة أثناء عملية التمثيل الغذائي مع استمرار النشاط التقويضي للدورة من أجل التكوين المستمر لـ ATP الضروري للتخليق الحيوي. وبالتالي، يجب أن تؤدي الحلقة وظيفتين في وقت واحد. وفي الوقت نفسه، قد ينخفض ​​تركيز المواد الوسيطة (خاصة الزراعة العضوية)، مما قد يؤدي إلى انخفاض خطير في إنتاج الطاقة. ولمنع ذلك، هناك "صمامات أمان" تسمى التفاعلات التحسسية (من الكلمة اليونانية "ملء"). التفاعل الأكثر أهمية هو تخليق الزراعة العضوية من البيروفات، والذي يتم تنفيذه بواسطة كربوكسيلاز البيروفات (EC6.4.1.1)، والمترجمة أيضًا في الميتوكوندريا. ونتيجة لذلك، تتراكم كمية كبيرة من الزراعة العضوية، مما يضمن تخليق السيترات والوسائط الأخرى، مما يسمح لدورة كريبس بالعمل بشكل طبيعي، وفي الوقت نفسه، ضمان إزالة الوسطيات في السيتوبلازم للتخليق الحيوي اللاحق. وهكذا، على مستوى دورة كريبس، يحدث التكامل المنسق بشكل فعال بين عمليات الابتنائية والتقويض تحت تأثير الآليات التنظيمية العديدة والدقيقة، بما في ذلك الآليات الهرمونية.

في ظل الظروف اللاهوائية، بدلاً من دورة كريبس، يعمل فرعها المؤكسد إلى KG (التفاعلات 1، 2، 3) ويعمل فرعها الاختزالي من OA إلى السكسينات (التفاعلات 8®7®6). في هذه الحالة، لا يتم تخزين الكثير من الطاقة وتوفر الدورة فقط المواد الوسيطة للتخليق الخلوي.

عندما ينتقل الجسم من الراحة إلى النشاط، تنشأ الحاجة إلى تعبئة الطاقة وعمليات التمثيل الغذائي. يتم تحقيق ذلك، على وجه الخصوص، في الحيوانات عن طريق تحويل التفاعلات الأبطأ (1-3) وأكسدة السكسينات السائدة. في هذه الحالة، يتم تشكيل KG، الركيزة الأولية لدورة كريبس المختصرة، في تفاعل النقل السريع (نقل مجموعة الأمين)

الغلوتامات + الزراعة العضوية = CG + الأسبارتات

تعديل آخر لدورة كريبس (ما يسمى بتحويلة 4-أمينوبوتيرات) هو تحويل KG إلى سكسينات من خلال الغلوتامات، 4-أمينوبوتيرات وشبه ألدهيد السكسينيك (3-حمض فورميلبروبيونيك). يعد هذا التعديل مهمًا في أنسجة المخ، حيث يتم تكسير حوالي 10% من الجلوكوز من خلال هذا المسار.

إن الاقتران الوثيق لدورة كريبس مع السلسلة التنفسية، وخاصة في الميتوكوندريا الحيوانية، وكذلك تثبيط معظم إنزيمات الدورة تحت تأثير ATP، يحددان انخفاضًا في نشاط الدورة عند احتمالية عالية للفسفوريل. الخلية، أي. عند نسبة تركيز ATP/ADP عالية. في معظم النباتات والبكتيريا والعديد من الفطريات، يتم التغلب على الاقتران الضيق من خلال تطوير مسارات أكسدة بديلة غير منفصلة، ​​والتي تسمح بالحفاظ على التنفس المتزامن ونشاط الدورة عند مستوى عالٍ حتى عند إمكانات الفسفوريل العالية.

ايجور رابانوفيتش

دورة الأحماض الثلاثية الكربوكسيل

سابق

← 1 2 3 التالي

الأدب

ستراير إل. الكيمياء الحيوية. لكل. من الانجليزية م، مير، 1985

بوهينسكي ر. وجهات النظر الحديثة في الكيمياء الحيوية. ترجم من الإنجليزية، م. مير، 1987

كنور دي جي، ميزينا إس دي الكيمياء البيولوجية. م.، الثانوية العامة، 2003

كولمان ج.، ريم ك.-ج. الكيمياء الحيوية البصرية. م.، مير، 2004

معلومات تاريخية مختصرة

دورتنا المفضلة هي دورة TCA، أو دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل - الحياة على الأرض وتحت الأرض وفي الأرض... توقف، بشكل عام هذه هي الآلية الأكثر روعة - إنها عالمية، إنها طريقة لأكسدة منتجات تحلل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات في خلايا الكائنات الحية، ونتيجة لذلك نحصل على الطاقة اللازمة لأنشطة الجسم.

هذه العملية اكتشفها هانز كريبس نفسه، وحصل عليها على جائزة نوبل!

ولد في 25 أغسطس - 1900 في مدينة هيلدسهايم الألمانية. حصل على تعليم طبي من جامعة هامبورغ وواصل أبحاث الكيمياء الحيوية تحت قيادة أوتو واربورغ في برلين.

في عام 1930، اكتشف مع طالبه عملية تحييد الأمونيا في الجسم، والتي كانت موجودة في العديد من ممثلي العالم الحي، بما في ذلك البشر. هذه الدورة هي دورة اليوريا، والتي تعرف أيضًا بدورة كريبس رقم 1.

عندما وصل هتلر إلى السلطة، هاجر هانز إلى بريطانيا العظمى، حيث يواصل دراسة العلوم في جامعتي كامبريدج وشيفيلد. ومن خلال تطوير أبحاث عالم الكيمياء الحيوية المجري ألبرت سينت جيورجي، حصل على نظرة ثاقبة وقام بعمل دورة كريبس الأكثر شهرة رقم 2، أو بمعنى آخر، “دورة سينت جيورجيو – كريبس” – 1937.

يتم إرسال نتائج البحث إلى مجلة الطبيعة التي ترفض نشر المقال. ثم ينتقل النص إلى مجلة "Enzymologia" في هولندا. حصل كريبس على جائزة نوبل عام 1953 في علم وظائف الأعضاء أو الطب.

كان هذا الاكتشاف مفاجئًا: في عام 1935، اكتشف Szent-Györgyi أن أحماض السكسينيك والأكسالوسيتيك والفوماريك والماليك (جميع الأحماض الأربعة عبارة عن مكونات كيميائية طبيعية للخلايا الحيوانية) تعزز عملية الأكسدة في العضلة الصدرية للحمام. الذي تم تمزيقه.

وفيه تحدث عمليات التمثيل الغذائي بأعلى سرعة.

وجد F. Knoop و K. Martius في عام 1937 أن حامض الستريك يتحول إلى حمض إيزوتريك من خلال منتج وسيط، رابطة الدول المستقلة - حمض أكونيتيك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل حمض الإيزوتريك إلى حمض كيتوجلوتاريك، وذلك إلى حمض السكسينيك.

لاحظ كريبس تأثير الأحماض على امتصاص العضلة الصدرية للحمام للأكسجين وحدد تأثيرًا منشطًا على أكسدة PVC وتكوين أسيتيل الإنزيم المساعد A. بالإضافة إلى ذلك، تم تثبيط العمليات في العضلة بواسطة حمض المالونيك. ، الذي يشبه حمض السكسينيك ويمكن أن يثبط بشكل تنافسي الإنزيمات التي تكون ركيزتها حمض السكسينيك.

عندما أضاف كريبس حمض المالونيك إلى وسط التفاعل، بدأ تراكم أحماض الكيتوجلوتاريك والستريك والسكسينيك. وبالتالي، فمن الواضح أن العمل المشترك لأحماض الكيتوجلوتاريك والستريك يؤدي إلى تكوين حمض السكسينيك.

وقد فحص هانز أكثر من 20 مادة أخرى، لكنها لم تؤثر على الأكسدة. وبمقارنة البيانات التي تم الحصول عليها، تلقى كريبس دورة. في البداية، لم يستطع الباحث أن يقول على وجه اليقين ما إذا كانت العملية قد بدأت بحمض الستريك أم الإيزوتريك، لذلك أطلق عليها اسم “دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل”.

الآن عرفنا أن الأول هو حامض الستريك، فالاسم الصحيح هو دورة السترات أو دورة حامض الستريك.

في حقيقيات النوى، تحدث تفاعلات دورة TCA في الميتوكوندريا، في حين أن جميع إنزيمات التحفيز، باستثناء واحد، موجودة في حالة حرة في مصفوفة الميتوكوندريا؛ الاستثناء هو هيدروجيناز السكسينات، الذي يتموضع على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ومضمن في طبقة ثنائية الدهون. في بدائيات النوى، تحدث تفاعلات الدورة في السيتوبلازم.

فلنتعرف على المشاركين في الدورة:

2) بايك – أوكسالوسيتات – حمض أوكسالوسيتيك:
يبدو أنه يتكون من جزأين: حمض الأكساليك وحمض الخليك.

3-4) أحماض الستريك والإيزوتريك:

5) أ-حمض الكيتوجلوتاريك:

6) إنزيم السكسينيل أ:

7) حمض السكسينيك:

8) حمض الفوماريك :

9) حمض الماليك:

كيف تحدث ردود الفعل؟ بشكل عام، جميعنا اعتدنا على شكل الخاتم الذي يظهر في الصورة أدناه. أدناه يتم وصف كل شيء خطوة بخطوة:

1. تكثيف أنزيم الأسيتيل A وحمض الأكسالوسيتيك ➙ حمض الستريك.

يبدأ تحويل أنزيم أسيتيل A بالتكثيف مع حمض أوكسالوسيتيك، مما يؤدي إلى تكوين حامض الستريك.

لا يتطلب التفاعل استهلاك ATP، حيث يتم توفير الطاقة لهذه العملية نتيجة التحلل المائي لرابطة الثيويثر مع أسيتيل أنزيم A، وهو عالي الطاقة:

2. يمر حامض الستريك عبر حمض رابطة الدول المستقلة إلى حمض الإيزوتريك.

يحدث أيزومرة حامض الستريك في حمض الإيزوتريك. يقوم إنزيم التحويل - أكونيتاز - أولاً بتجفيف حامض الستريك لتكوين حمض cis-aconitic، ثم يربط الماء بالرابطة المزدوجة للمستقلب، مكونًا حمض الإيزوتريك:

3. يتم نزع هيدروجين حمض الإيزوتريك لتكوين حمض ألفا كيتوجلوتاريك وثاني أكسيد الكربون.

يتأكسد حمض الإيزوتريك بواسطة إنزيم هيدروجينيز محدد، وهو الإنزيم المساعد NAD.

بالتزامن مع الأكسدة، يحدث نزع الكربوكسيل من حمض الإيستريك. نتيجة للتحولات، يتم تشكيل حمض ألفا كيتوجلوتاريك.

4. يتم نزع الهيدروجين من حمض ألفا كيتوجلوتاريك بواسطة ➙ إنزيم السكسينيل A وCO2.

المرحلة التالية هي نزع الكربوكسيل التأكسدي لحمض ألفا كيتوجلوتاريك.

يتم تحفيزه بواسطة مركب هيدروجيناز ألفا كيتوجلوتارات، والذي يشبه في الآلية والبنية والعمل مركب هيدروجيناز البيروفات. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل سكسينيل-CoA.

5. أنزيم السكسينيل أ ➙ حمض السكسينيك.

يتم تحلل Succinyl-CoA إلى حمض السكسينيك الحر، ويتم تخزين الطاقة المنطلقة من خلال تكوين غوانوزين ثلاثي الفوسفات. هذه المرحلة هي المرحلة الوحيدة في الدورة التي يتم فيها إطلاق الطاقة مباشرة.

6. حمض السكسينيك منزوع الهيدروجين ➙ حمض الفوماريك.

يتم تسريع عملية نزع الهيدروجين من حمض السكسينيك بواسطة هيدروجيناز السكسينات، وأنزيمه المساعد هو FAD.

7. يتم ترطيب حمض الفوماريك بحمض الماليك.

يتم ترطيب حمض الفوماريك، الذي يتكون عن طريق نزع الهيدروجين من حمض السكسينيك، ويتكون حمض الماليك.

8. حمض الماليك منزوع الهيدروجين ➙ حمض الأكساليك-الخليك - تغلق الدورة.

العملية النهائية هي نزع الهيدروجين من حمض الماليك، وتحفيزه بواسطة نازع هيدروجين المالات؛

نتيجة المرحلة هي المستقلب الذي تبدأ به دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل - حمض الأكساليك-الخليك.

في التفاعل 1 من الدورة التالية، ستدخل كمية أخرى من أسيتيل الإنزيم المساعد A.

كيف تتذكر هذه الدورة؟ فقط!

2) قصيدة أخرى طويلة:

أكل بايك خلات، واتضح سيترات،
من خلال السيساكونيتات سوف يصبح إيزوسيترات.
وبعد التخلي عن الهيدروجين إلى NAD، فإنه يفقد ثاني أكسيد الكربون،
ألفا كيتوجلوتارات سعيد للغاية بهذا الأمر.
الأكسدة قادمة - لقد سرق NAD الهيدروجين،
TDP، الإنزيم المساعد A يأخذ ثاني أكسيد الكربون.
والطاقة بالكاد ظهرت في السكسينيل،
على الفور ولد ATP وما تبقى كان سكسينات.
الآن وصل إلى FAD - فهو يحتاج إلى الهيدروجين،
يشرب الفومارات من الماء ويتحول إلى مالات.
ثم جاء NAD إلى المالات، واكتسب الهيدروجين،
ظهر PIKE مرة أخرى واختبأ بهدوء.

3) القصيدة الأصلية - باختصار:

بايك أسيتيل ليمونيل,
لكن الحصان كان يخاف من النرجس،
هو فوقه ISOLIMON
ألفا - كيتوجلوتارسيد.
مع الإنزيم المساعد،
أمبر فوماروفو،
تخزين بعض التفاح لفصل الشتاء،
تحولت إلى PIKE مرة أخرى.