Kompleks piruvat-dehidrogenaze in ciklus TKKibk.mf.uni-lj.si/people/zakeljm/TKK.pdf2 Neto reakcija,...

1

Kompleks piruvat-dehidrogenaze

in ciklus TKK

GLUKOZAglukoneogeneza

Nastanek in pretvorbe piruvata in acetil-CoA

PIRUVAT

glikoliza

laktat

laktat-

dehidrogenaza

alanin

alanin-amino-transferaza

oksaloacetat

piruvat-karboksilaza

ACETIL-CoA

piruvat-dehidrogenaza

lipogeneza

β-oksidacija

maščobne kisline

sinteza

holesterola

holesterolsteroidnihormoni

(endokrine žleze)

CO2

ciklus TKK

oksidacija

ketonovketogeneza(v jetrih)

ketonska telesa

PDH

CITOPLAZMA

piruvatMITOHONDRIJ

piruvat PEP

Kompleks PDH in ciklus TKK na shemi razgradnje glukoze

alanin

JETRA

laktat

LDH

glukoza

glukoza- 6-P

fruktoza- 6-P-

fruktoza- 1,6-bisP

DHAF + gliceraldehid- 3-P

ATP

ADP+Pi

glikogen

acetil-CoAciklusTKK

piruvat-dehidrogenaza

Mitochondrial oxidation of pyruvatecomputing

Presentation copyright © 2002 David A Bender and some images copyright © 2002 Taylor & Francis Ltd

Mitohondrijska oksidacija piruvata

acetil - CoApiruvat

CH3

C

SCoA

O

CH3

C

COOH

O

Reakcija s piruvat - dehidrogenaznim multiencimskim kompleksom

� dekarboksilacija piruvata (3-C) do 2-C alkohola

� oksidacija alkohola do acetata (2C)

� z redukcijo NAD+ do NADH

� esterifikacija do koencima A �� acetil - CoA

��

Kompleks piruvat- dehidrogenaze

E1

TPP

E2

E3

FAD

tiaminpirofosfat

lipoat

S S

flavinadenindinukleotid

KOENCIMI (PROSTETIČNE SKUPINE):

NAD

CoASH

E1...piruvat-dehidrogenaza

E2...dihidrolipoiltransacetilaza

E3...dihidrolipoildehidrogenaza

Reaction of the pyruvate

dehydrogenase complex

computing


Reakcije piruvat - dehidrogenaznega multiencimskega kompleksa

CH3

C

COOH

O

CH3

C

SCoA

O

CH3

CHOH

t iamin pirofosfat

S S

S SH

CH3

C O

SH SH

CO2

E-TPP

NAD+

NADH

pi ruvat acetil -CoA

l ipoamid

aceti l lipoamid

reducir. lipoamid

CoASH

��

2

Neto reakcija, ki jo katalizira kompleks PDH

piruvat + NAD+ + CoA

acetil-CoA + NADH + H+ + CO2

poteka oksidativna dekarboksilacija piruvata

piruvat

NAD+

E1 E2

CoASH

E3

CO2NADH

acetil-CoA

inhibicija E2

inhibicija E3

Uravnavanje aktivnosti kompleksa PDH s pomočjoalosteričnih modulatorjev

OH

piruvat

NAD+

E2

CoASH

E3

CO2

NADH

acetil-CoA

kinaza PDH

ATP

ADP

AKTIVEN ENCIM

fosfatazaPDH

Pi

E1

piruvat

ADP, Ca2+

aktiviranas kalcijem

E 1

E2

E3

NEAKTIVEN ENCIM

piruvatCoASH NAD+

Uravnavanje kompleksa PDH s kovalentno modifikacijo.

P

+ +

- - -

+

Zakaj je potrebno tako

natančno uravnavanje???

Kompleks PDH…

(∆G°’=-33.4kJ/mol)

GLUKOZA

PIRUVAT

acetil-CoA

LIPIDI

kompleks PDH

V človeškem organizmu iz

acetil-CoA ne moremo dobiti

glukoze!

Kakšne so posledice

za organizem?

ogljikovi hidrati

piruvat

AcCoA

NADH

NAD+

ATP

izločanje

uravnavanje

prenossnovi

metabolizem

mišično delo

PDH

CO2

Kompleks piruvat-dehidrogenaze je metabolično stikalo!Zakaj?

citratniciklus

dihalna veriga

3 NADH

3 NAD +

+ FADH2

+ FAD

CO2

3

ogljikovi hidrati

piruvat

AcCoA

NADH

NAD+

ATP

izločanje

uravnavanje

prenossnovi

metabolizem

mišično delo

PDH

CO2

Kompleks piruvat-dehidrogenaze je metabolično stikalo!Zakaj?

maščobne kisline

acil-CoA

NADH

NAD+

+ FADH2

+ FAD

STIKALO

ali/ali

ββββ-oksidacija

citratniciklus

dihalna veriga

3 NADH

3 NAD +

+ FADH2

+ FAD

CO2

Acetil-CoA (Ac-CoA)

acetil β-merkaptoetilamin pantotenska k.

CITRATNI CIKLUS

= CIKLUS TKK (trikarboksilnih kislin)

= KREBSOV CIKLUS

-- V ciklus vstopa acetat v aktivirani obliki

(acetil-CoA) in se oksidira to CO2.

The citric acid cycle – complete

oxidation of acetyl CoA

computing


CIKLU S TKK

CO2

CO2

citratoks a l oacetat

2 Caceti l - CoA

Citratni ciklus (ciklus TKK) – popolna oksidacija acetil - CoA

acetat (2C) kondenzira z oksaloacetatom (4C) �� citrat (6C)

2 x dekarboksilacija �� ponovn nastanek oksaloaceta

4 reakcije oksidacije in ena fosforilacija na ravni substrata

��

The citric acid cycle - a cyclic catabolic

pathway

computing

Presentation copyright © 2002 David A Bender and some images copyright © 2002 Taylor & Francis Ltd ��

Citratni ciklus (ciklus TKK) - ciklična katabolična pot

Substrat se razgradi na prenašalni molekuliki je nespremenjenana koncu ciklusa

��add �� bit

add-on-aadd-on-a

��

��on-a

addadd

��

��

add-on-a-bitadd-on-a-bit The citric acid cycle - overview

computing


Citratni ciklus – popolna oksidacija acetil - CoA

CoASH

NADH

oxaloacetate citrate

malate isocitrate

H2O

CO2

fumarateketoglutarate(oxo-glutarate)

CoASHCoASH

FAD

FADH

GTP

succinate succinyl CoA

acetyl CoA2C

6C4C

6C

5C

CO2

4C4C

4C

4C

NADH

NADH

cis-aconitateNAD+

NAD+

NAD+

GDP, Pi

��

4

acetil-CoApiruvat

oksaloacetat

MK, ketonska telesa

PDH

glukozaglikoliza

CoA

citratcis- akonitat

izocitrat

α-ketoglutarat

NAD+

NADH,CO2

fumarat

FADFADH2

malatNAD+

NADH

sukcinat GDP

GTP

ADP

ATP

CoA, NAD+

sukcinil-CoANADH,CO2

malat-DH

izocitrat-DH

αααα-ketoglutarat-DH*

sukcinil-CoA-sintetaza

sukcinatDH

Kaj je značilno

za dehidrogenaze?

Katere stopnje v

ciklusu so

pomembnejše?

Condensation of acetyl CoA and

oxaloacetate � citrate

computing


Kondenzacija acetil - CoA in oksaloacetata �� citrat

acetil- CoA

citrat

oksaloacetat

citrat - si ntaza

CoASH

CH3

C

SCoA

O

COOH

CH2

C

CH2

COOHHO

COOH

COOH

C

CH2

COOH

O

��

Isomerization � isocitratecomputing


Izomerizacija �� izocitrat

akonitaza

akonitaza

akonitatcis-

izocitrat

citrat

COOH

CH2

HC

HC

COOH

COOH

OH

COOH

CH2

C

CH2

COOHHO

COOH

��

Decarboxylation and oxidation �

ketoglutarate

computing


Dekarboksilacija in oksidacija �� ketoglutarat

Oksidacija NADH v dihalni verigi

�� 3 x ATP

NAD+

ketoglutarat(okso glutarat)

izocitrat - dehi drogenaza

NADHCO2

izocitrat

COOH

CH2

CH2

C

COOH

O

COOH

CH2

HC

HC

COOH

COOH

OH

��

Decarboxylation and oxidation �

succinyl CoA

computing


Dekarboksilacija in oksidacija �� sukcinil - CoA

ketoglutarat - dehi drogenazasukcini l-CoA

CoASH

NADH

NAD

CO2

ketoglutarat

COOH

CH2

CH2

C

SCoA

O

COOH

CH2

CH2

C

COOH

O

��

+

Substrate-level phosphorylationcomputing


Fosforilacija na ravni substrata

sukcinil -CoA-sint etaza

sukcini l - CoA

sukcinat GDP, PiGTP

CoASHCOOH

CH2

CH2

COOH

COOH

CH2

CH2

C

SCoA

O

��

5

Dehydrogenation � carbon-carbon

double bond

computing


Dehidrogenacija �� nastanek dvojne vezi

sukcinat - dehi drogenaza sukcinat

FADH2

FAD

fumarat

COOH

CH2

CH2

COOH

COOH

CH

CH

COOH

Oksidacija FADH 2v dihalni verigi

povezana z redukcijo ubikinona

�� 2 x ATP

��

Addition of water across the carbon-

carbon double bond

computing


Adicija vode na dvojno vez

fumarat

fumaraza

H2O

malat

COOH

CH

CH

COOH

COOH

CHOH

CH2

COOH

��

Oxidation to reform oxaloacetate

computing


Oksidacija malata do oksaloacetata

NAD+

malat

oksaloacetat

NADH

malat-dehi drogenaza

COOH

C

CH2

COOH

O

COOH

CHOH

CH2

COOH

Oksidacija NADH v dihalni verigi

�� 3 x ATP

��

Zadnje tri reakcije ciklusa TKK so podobne reakcijam pri razgradnji maščobnih kislin...oksidacija – hidratacija – oksidacija

Metilenska skupina (CH2) se pretvoriv karbonilno skupino (C=O).

Neto reakcija ciklusa TKK

acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi +2H2O

�� 2CO2

+ 3NADH + 3 H++ FADH2

+ GTP + CoA

acetil-CoApiruvat

oksaloacetat

MK, ketonska telesa

PDH

glukoza

glikoliza

CoA

citratcis- -akonitat

izocitrat

α-ketoglutarat

NAD+

NADH, CO2

fumarat

FADFADH2

malat

NAD+

NADH

sukcinat GDP

GTP

ADP

ATP

CoA, NAD+

sukcinil-CoANADH, CO2

malat-DH

Isocitrate(DH)

αααα-ketoglutarate(DH)sukcinat-

DH

ADP

+Ca2+

+

Ca2+

Ravnotežje reakcij

z izocitrat-DH,

αααα- ketoglutarat-DH

in malat-DH

uravnava

razmerje konc.

NADH/NAD+.

6

Amfibolična narava citratnega

ciklusa

Številni intermediati ciklusa TKK se uporabljajo v biosintezah (anabolizmu).

Poti, ki uprabljajo intermediate ciklusa.(1) Biosinteza glukoze (glukoneogeneza)(2) Sinteza lipidov(3) Sinteza nekaterih AK(4) Sinteza porfirina

Ciklus TKK: ni pomemben samo ATP!

piruvat

acetil-CoA

citrat

MK, steroli

purini

druge AKglutamat

αααα-ketoglutarat

porfirini

hem

druge AK

purini

pirimidini

aspartat

oksaloacetat

sukcinil-

Kakšen je pomen

anaplerotskih

reakcij?

piruvat

maščobne

kisline

holesterol

aminokisline

lihoštevilne

maščobne kisline

fenilalanin

tirozin

aminokisline

glukoza

porfirini

izolevcin

metionin

valin

citrat

izocitrat

αααα-ketoglutaratsukcinil-CoA

sukcinat

fumarat

malat

oksaloacetat

acetil-CoA

ANAPLEROTSKE REAKCIJE

♣ reakcija s piruvat-karboksilazo

piruvat + CO2 + ATP + H2O →

oksaloacetat + ADP + Pi + 2 H+

koencim: biotin

pozitivni modulator: acetil-CoA

♣ reakcija z glutamat-dehidrogenazoglu + NAD(P)+ + H2O��

αααα-ketoglutarat+ NAD(P)H + NH4+

1

2

3

7

Ali veste, ....

- katero reakcijo katalizira kompleks

PDH (neto reakcija)

- kako je uravnavana hitrost reakcije, ki

jo katalizira kompleks PDH

- kako na potek reakcije s PDH vpliva

odsotnost kisika in kako prisotnost

drugih goriv (MK)

- kako na potek reakcije vpliva odsotnost

tiamina

- zakaj sta piruvat in acetil-CoA osrednja

metabolita v organizmu

Ali veste, ....- kakšna je vloga ciklusa TKK v aerobnem

metabolizmu

- kaj se razgradi v ciklusu in kakšna je

vloga oksaloacetata (intermediatov)

- katera reakcija ciklusa je fosforilacije na

ravni substrata

- v čem se razlikujeta dekarboksilaciji v

ciklusu TKK

- kaj pomeni trditev, da ima ciklus

amfibolično naravo

- kako vpliva na potek ciklusa odsotnost

kisika

Se še spomnite ....

- kateri koencim je potreben pri

encimski dekarboksilaciji

- kateri koencim potrebujejo

dehidrogenaze

- koliko elektronov prenašata

NADH in FADH2

Kompleks piruvat-dehidrogenaze in ciklus TKKibk.mf.uni-lj.si/people/zakeljm/TKK.pdf2 Neto reakcija,...

Documents

Transcript of Kompleks piruvat-dehidrogenaze in ciklus TKKibk.mf.uni-lj.si/people/zakeljm/TKK.pdf2 Neto reakcija,...