Buněčný metabolismus

redukční ekvivalenty posléze vstupují do dýchacího řetězce, kde je jejich konečným akceptorem kyslík = nepřítomnost (anoxie) nebo částečný nedostatek (hypoxie) kyslíku způsobuje úplnou nebo částečnou inhibici cyklu

Enzymy a reakce Krebsova cyklu

Citrátsyntáza

• acetyl-CoA (C2) + oxalacetát (C4) + voda = citrát (C6) + CoA

• kondenzační reakce a následná hydrolýza thioesterové vazby CoA

Akonitáza

• citrát (C6) = [cis-akonitát] = izocitrát (C6)

• dehydratace a následná hydratace

Izocitrátdehydrogenáza

• izocitrát (C6) + NAD+ = alfa-ketoglutarát (C5) + CO2 + NADH + H+

• oxidace a dekarboxylace

Alfa-ketoglutarátdehydrogenázový komplex

• alfa-ketoglutarát (C5) + NAD+ + CoA = sukcinyl-CoA (C4) + CO2 + NADH + H+

• analogické pyruvátdehydrogenázovému komplexu (oxidativní dekarboxylace)

Sukcinyl-CoA-syntetáza

• sukcinyl-CoA (C4) + Pi + ADP = sukcinát (C4) + ATP + CoA

• jediná substrátová fosforylace

Sukcinátdehydrogenáza

• sukcinát (C4) + FAD = fumarát (C4) + FADH2

• oxidace enzymem vnitřní mitochondriální membrány

Fumaráza

• fumarát (C4) + H2O = L-malát (C4)

• hydratace

Malátdehydrogenáza

• L-malát (C4) + NAD+ = oxalacetát (C4) + NADH + H+

• oxalacetát se vrací do cyklu, viz 1. reakci

DÝCHACÍ ŘETĚZEC A OXIDATIVNÍ FOSFORYLACE

• syn. respirační řetězec, elektrontransportní řetězec

• do elektrontransportního řetězce vstupují redukované koenzymy s „vysokoenergetickými“ elektrony

• řetězec tvoří:

  • • 4 velké složky integrované ve vnitřní mitochondriální membráně (komplex I–IV)

    • 2 pohyblivé složky (koenzym Q, cytochrom c)

    • ATP syntáza

• integrované komplexy seřazeny vhodně za sebou, elektrony přechází samovolně ve směru zvyšujícího se redox potenciálu (komplex I –320 mV, komplex IV +820 mV)

• energie přenosu elektronů se využije k čerpání protonů, čímž vzniká elektrochemický potenciál (viz dále)

• komplexy jsou proteinového charakteru, ale protein neumí procházající elektrony „zpracovat“ – proto jsou tam obsažena redox centra:

  • • flavinmononukleotid (FMN, riboflavin-5-fosfát)

    • koenzym Q (ubichinon)

    • železo-sirná centra (Fe-S) - s proteinem asociována disulfidickými můstky

    • hemové skupiny (hem a, b, c) - poslední členy řetězce (nejvyšší redoxpotenciál)

Přehled komplexů

• komplex I = NADH-dehydrogenáza (oxidace NADH)

• komplex II = sukcinátdehydrogenáza (součást reakcí Krebsova cyklu)

• komplexy I a II předávají elektrony na koenzym Q

• komplex III = komplex b-c1 (přijímá elektrony od koenzymu Q)

• komplex IV = cytochrom c-oxidáza

• pokud elektrony „přeskočí“ tyto komplexy, energie se uvolňuje najednou ve formě tepla – toho využívají například jarní rostliny, která tak rozpouští sníh

Oxidativní fosforylace

• mitochondriální syntéza ATP: zajišťuje enzym vnitřní mitochondriální membrány ATP-syntáza

• tvořen dvěma doménami:

  • • F1 („ef jedna“): zanořena v membráně, 5 podjednotek, obsahuje vazebná místa pro ADP