Citrátový cyklus Mgr. Jaroslav Najbert

Označení vzdělávacího materiálu Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Název školy Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Adresa školy Sokolovská 1638 IČO 620 330 26 Operační program Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Registrační číslo CZ.1.07/1.1.28/01.0050 Označení vzdělávacího materiálu K_INOVACE_1.CH.43 Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Chemie Tematický okruh Metabolismus Zhotoveno Ročník Vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium (RVP – G) Anotace Materiál je určen jako studijní v předmětu biochemie, který integruje vzdělávací obory biologie a chemie. Je zaměřen na metabolické přeměny látek v citrátovém cyklu. Předpokládá zvládnutí učiva reakčních mechanismů vzdělávacího oboru chemie.

Obecná charakteristika citrátového cyklu Hlavní metabolická dráha, podílející se na intermediálním metabolismu. Sled reakcí, kterými je aerobně odbouráván acetyl-CoA na redukované koenzymy (dýchací řetězec) a CO2, substrátovou fosforylací vzniká ATP. Probíhají v matrix mitochondrií. Meziprodukty citrátového cyklu jsou výchozími sloučeninami pro anabolické reakce. Oxalacetát je výchozí sloučeninou glukoneogeneze a tvorby pyruvátu (aminokyseliny). Acetyl-CoA je zabudován do citrátu a po přenosu citrátu do cytoplasmy je základem pro syntézu mastných kyselin, cholesterolu a ketolátek. 2-oxoglutarát je substrátem pro tvorbu aminokyselin s následnou syntézou nukleotidů a aminů. Sukcinyl-CoA je substrátem pro tvorbu porfyrinů (redukované koenzymy) a hemu. http://www.youtube.com/watch?v=jsMNyGbKxqk

Tvorba acetyl-CoA aminokyseliny lipidy sacharidy glykolýza specifické katabolické dráhy mastné kyseliny glycerol glykolýza β-oxidace MK CO2 HS-CoA FAD NADH+H+ FADH2 citrátový cyklus NAD+

Kondenzace oxalacetátu s acetyl-CoA citrátsyntáza + H2O HS-CoA acetyl-CoA oxalacetát citrát Je-li oxalacetát spotřebován při glukoneogenezi, je doplňován transaminací aspartátu nebo karboxylací pyruvátu.

Tvorba isocitrátu H2O H2O citrát cis-akonitát isocitrát akonitáza

Dehydrogenace isocitrátu isocitrárdehydrogenáza NAD+ NADH+H+ isocitrát oxalsukcinát Redukovaný koenzym NADH+H+ transportuje vodík do dýchacího řetězce.

Dekarboxylace oxalsukcinátu isocitrárdehydrogenáza CO2 oxalsukcinát 2-oxoglutarát

Dehydrogenace a dekarboxylace 2-oxoglutarátu 2-oxoglutarátdehydrogenasový komplex NAD+ HS-CoA NADH+H+ CO2 sukcinyl-CoA 2-oxoglutarát

Tvorba sukcinátu sukcinyl-CoA sukcinát sukcinátthiokináza GDP GTP HS-CoA sukcinyl-CoA sukcinát Vzniklý GTP je ekvivalentem ATP – substrátová fosforylace.

Dehydrogenace sukcinátu sukcinátdehydrogenáza FAD FADH2 sukcinát fumarát Redukovaný koenzym FADH2 transportuje vodík do dýchacího řetězce.

Hydratace fumarátu fumaráthydratáza H2O fumarát malát

Dehydrogenace malátu malátdehydrogenáza NAD+ NADH+H+ malát oxalacetát

Citrátový cyklus – celkové schéma acetyl -CoA citrát oxalacetát cis - akonitát H2O HS-CoA H2O NADH+H+ H2O NAD+ malát isocitrát NAD+ H2O NADH+H+ fumarát oxalsukcinát FADH2 CO2 FAD HS-CoA HS-CoA 2-oxoglutarát sukcinát GTP NADH+H+ NAD+ GDP CO2 sukcinyl-CoA

Produkty citrátového cyklu Dvojí dekarboxylace – oxalsukcinát 2-oxoglutarát 2-oxoglutarát sukcinyl-CoA Vznik GTP substrátovou fosforylací – sukcinyl-CoA sukcinát Tvorba redukovaných koenzymů – transport do dýchacího řetězce pro tvorbu ATP oxidativní fosforylací NADH+H+ – isocitrát oxalsukcinát (2-oxoglutarát) 2-oxoglutarát sukcinyl-CoA malát oxalacetát FADH2 – sukcinát fumarát

Zdroje a použitá literatura 1. JAN MUSIL. Biochemie v obrazech a schématech. II., zcela přepracované vydání. Praha: Avicenum, 1990. 2. Fotografie a vzorce z vlastní databáze autora. Vytvořeny programy ACD FREE 12, Snagit 3. MURRAY, Robert K. <i>Harperova biochemie</i>. 23. vyd. Jinočany: H H, 2002, ix, [3], 872 s. ISBN 80-731-9013-3. 4. Citrátový cyklus. Wikiskripta [online]. [cit. 2013-06-24]. Dostupné z: http://www.wikiskripta.eu/index.php/Citr%C3%A1tov%C3%BD_cyklus