Diagrami i ciklit të Krebsit
Figura 1. Diagrami i ciklit të Krebsit
SigmaAldrich.com – Përktheu Arben Çokaj
Cikli i Krebsit – Përdorimi i energjisë kimike për frymëmarrjen qelizore
Cikli i acidit trikarboksilik (TCA), i njohur gjithashtu si cikli i Krebs ose cikli i acidit citrik, është burimi kryesor i energjisë për qelizat dhe një pjesë e rëndësishme e frymëmarrjes aerobike. Cikli shfrytëzon energjinë kimike të disponueshme të acetil koenzimës A (acetil CoA) në fuqinë reduktuese të nikotinamidit adenine dinukleotidit (NADH).
Cikli TCA është pjesë e metabolizmit më të madh të glukozës, ku glukoza oksidohet për të formuar piruvat, i cili më pas oksidohet dhe hyn në ciklin TCA si acetil-CoA.
Gjysma e ndërmjetësve nga të cilët varet cikli janë gjithashtu origjina e rrugëve që çojnë në komponime të rëndësishme si acidet yndyrore, aminoacidet ose porfirinat. Nëse ndonjë prej këtyre ndërmjetësve devijohet kështu, integriteti i ciklit prishet dhe cikli nuk funksionon më. Prodhimi i energjisë esenciale mund të rifillojë vetëm nëse ndërmjetësi i devijuar ose një ndërmjetës i mëpasshëm që çon në oksaloacetat mund të rimbushet nga reaksionet anaplerotike (rimbushëse).
DIAGRAMI I PLOTË – CIKLI I KREBS
Cikli TCA zakonisht përshkruhet duke filluar me acetil-CoA (pozicioni i sipërm). Ndiqni diagramin në drejtim të akrepave të orës në drejtim të shigjetave.
NDËRMJETËSIMET E CIKLIT KREBS
Këto ndërmjetëse janë të numëruara në diagramin e mëposhtëm
Citrate
Izocitrate
Oksoglutarat
Suksinil-CoA
Suksinoni
Fumarate
Malate
Oxaloacetat (acidi oksaloacetik)
HAPAT E CIKLIT KREBS
Cikli TCA fillon me një reaksion enzimatik të shtimit të aldolit të acetil CoA në oksaloacetat, duke formuar citratin.
Citrati është izomerizuar nga një sekuencë dehidratimi-hidratimi për të dhënë (2R,3S)-izocitrat.
Oksidimi dhe dekarboksilimi i mëtejshëm enzimatik jep 2-ketoglutarat.
Pas një dekarboksilimi dhe oksidimi tjetër enzimatik, 2-ketoglutarati shndërrohet në suksinil-CoA.
Hidroliza e këtij metaboliti në suksinat shoqërohet me fosforilimin e guanozinës difosfat (GDP) në guanozinë trifosfat (GTP).
Desaturimi enzimatik nga flavin adenine dinukleotidi (FAD) i varur nga dehidrogjenaza suksinate jep fumarat.
Pas hidratimit stereospecifik, fumarati i katalizuar nga fumaraza transformohet në L-malate.
Hapi i fundit i oksidimit të bashkuar me NAD të L-malate në oksaloacetat katalizohet nga malate dehidrogjenaza dhe mbyll ciklin.
VIDEO ANIMACIONI I CIKLIT TCA
Kjo video tregon fazat e ciklit të acidit citrik dhe mban gjurmët e produkteve dhe reaktantëve, ndërsa hapat e ndërmjetëm përparojnë dhe plotësojnë reaksionin (dhe ekuacionin kimik).
NGA Vjen HIDROGJENI NË 4(NADH+H+) DHE UQH2?
Fuqia reduktuese në këtë fazë ruhet kryesisht si NADH dhe ubiquinol (UQH2) në membranën e brendshme mitokondriale përpara një sërë reaksionesh oksidimi, që përfundojnë në ujë. Këto oksidime fuqizojnë zhvendosjen e protoneve nga matrica në hapësirën ndërmembranore. Kjo çon në një gradient potencial (pompë protonike), që drejton vendndodhjen retro të protoneve në matricë dhe kështu aktivizon sintazën ATP, e cila katalizon formimin e ATP.
KU BËHET CIKLI KREBS?
Cikli TCA u vu re fillimisht në indin muskulor të një pëllumbi. Ajo zhvillohet në të gjitha qelizat eukariote dhe prokariote. Në eukariotët, ajo ndodh në matricën e mitokondrieve. Në prokariotët, ajo zhvillohet në citosol.
PRODUKTET E CIKLIT KREBS
Përpara se të fillojë cikli i Krebsit, një molekulë glukoze duhet të shndërrohet në acetil-CoA. Ky proces jep 2 molekula acetil-CoA për t’u futur në cikël. Kështu, cikli vazhdon dy herë për glukozë origjinale, duke dhënë dyfishin e produkteve të treguara më poshtë.
Një “kthesë” e ciklit TCA jep 7 produkte:
GTP
3 NADH
FADH2, i cili konvertohet në UQH2 në prani të koenzimës Q (ubiquinone)
2 CO2 (dioksid karboni)
ÇFARË JANË PYRUVATE?
Piruvati është një molekulë biologjike dhe produkt i metabolizmit të glukozës, që reagon me adenozintrifosfatin dhe dioksidin e karbonit, duke e shndërruar atë në acetil-CoA dhe adenozinë difosfat (ADP) në fillim të ciklit TCA. Shpesh përfshihet në hapin hyrës ose paraprak të ciklit.
Piruvati zakonisht rrjedh nga produkti i glikolizës, acidi piruvik, i cili shpërndahet shpejt në shumicën e sistemeve natyrore, duke lënë piruvat.
Piruvati luan një rol të rëndësishëm në biotransformimet e shumta, siç shpjegohet më thellë në artikullin Transformimet e piruvatit.
HISTORIA E CIKLIT KREBS
Zbulimi i këtij cikli nga kimisti gjerman Hans Adolf Krebs në vitin 1937 shënoi një moment historik në biokimi. Krebs mori çmimin Nobel për Fiziologji ose Mjekësi në 1953 për këtë kontribut në studimin e metabolizmit ndërmjetës në ndarjen oksiduese të karbohidrateve. Krebs dhe bashkautori i tij William Arthur Johnson publikuan gjetjet e tyre “Roli i acidit citrik në metabolizmin e ndërmjetëm në indet e kafshëve” në Enzymologia pasi u refuzuan nga Natyra. Ai botim origjinal u pasua nga shumë të tjerë.
CIKLI TCA NË KËRKIM
Cikli TCA është me interes të veçantë për studiuesit në fushën e metabolomikës. Duke studiuar shkallët, nënproduktet, aktivitetin enzimatik dhe cilësitë e tjera të proceseve të metabolizmit, studiuesit mund të nxjerrin përfundime rreth sëmundjeve dhe të hetojnë efikasitetin e terapive.
ENZIMET KYÇE TË CIKLIT TCA
Dehidrogjenaza malike
α-Ketoglutarate dehidrogjenaza
Sintaza citrate
Fumaraza
Akonitaza
APLIKACIONET E CIKLIT TCA
Këto aplikacione metabolike të lidhura me TCA zakonisht studiohen duke përdorur komponime të qëndrueshme të etiketuara me izotop dhe spektrometrinë e masës:
Metabolizmi i lipideve
Metabolizmi i aminoacideve
Metabolizmi i proteinave (Qarkullimi)
Metabolizmi i glukozës
Shpenzimet e Energjisë
Metabolomika
Ne shesim metabolitët dhe enzimat TCA për përcaktimin e proceseve metabolike, si dhe përbërës të qëndrueshëm të etiketuar me izotop, që mund të ndihmojnë në matjen e shkallës së metabolizmit në të gjithë trupin ose metabolizmit të glukozës. Komponimet e qëndrueshme të pasuruara me izotop janë metabolikisht të ngjashëm me homologët natyrorë, duke i bërë ato të sigurta për t’u përdorur si gjurmues.
Shihni tabelën e materialeve më poshtë për të eksploruar produkte specifike për kërkimin e ciklit TCA, duke përfshirë kompletin tonë të ciklit të Kreb-it, që përfshin të 10 komponentët për monitorimin e kësaj rruge.
Materiale
Nr. Produktit | Përshkrimi
658650 | Acetil-1,2-13C2 koenzima A kripë litiumi99 atom % 13C, 95% (CP)
A2181 | Acetil koenzima A kripë litiumi≥93% (HPLC)
A2056 | Acetil koenzima A kripë trisodiumi≥93% (HPLC), pluhur
A3412 | Acid cis-akonitik≥98%
A2754 | Adenozinë 5′-difosfat natriumi bakterial kripë, ≥95% (HPLC)
A2383 | Adenozine 5′-trifosfat dinatriumi hidrate kripe e grades I, ≥99%, nga mikrobi
C7129 | Klasa e agjentit monohidratues të acidit citrik, ≥98% (GC/titrim)
488607 | Acidi citrik-1,5-13C298 atom % 13C
485438 | Acidi citrik-2,2,4,4-d498 atom % D, 98% (CP)
492078 | Acidi citrik-2,4-13C299 atom % 13C
606081 | Acidi citrik-13C699 atom % 13C, 97% (CP)
C3144 | Koenzima Një hidratekofaktor i kripës së natriumit për transferimin e acilit
C3019 | Kripa e trilitiumit të koenzimës A≥93%
F8509 | Acidi fumarik BioReagent, i përshtatshëm për kulturën e qelizave
486671 | Acidi fumarik-2,3-d298 atom % D
606073 | Acidi fumarik-2,3-13C299 atom % 13C
485713 | Acidi fumarik-d498 atom % D
606014 | Acidi fumarik-13C499 atom % 13C, 99% (CP)
608475 | Acidi fumarik-13C4,d498 atom % D, 99 atom % 13C
G7127 | Guanosine 5′-difosfat kripë natriumi Tipi I, ≥96% (HPLC)
Referencat
1. Krebs H, Johnson W. 1980. Roli i acidit citrik në metabolizmin e ndërmjetëm në indet e kafshëve. [Internet]. Vëllimi 117, Shtojca : Letra e FEBS. Në dispozicion nga: https://core.ac.uk/download/pdf/82630174.pdf
