ΚΧΝΣΑΝΣΘΝΟ ΚΑΡΑΥΡΗΣΟ ΥΡΤΑ ΚΟΛΛΑΣΟΤ ΓΕΧΡΓΘΑ ΚΧΝΣΑΝΣΘΝΟΤ ΑΓΓΕΛΘΚΗ ΚΑΡΑΜΟΤΖΗ ΕΤΑΓΓΕΛΘΑ ΜΑΡΘΝΑ ΠΑΠΑΨΧΑΝΝΟΤ

Transcript

1 Μέλη ομάδας: ΒΙΟΥΗΜΕΙΑ ΜΕΣΑΒΟΛΙΜΟΤ ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΚΙΣΡΙΚΟΤ ΟΞΕΟ ΚΧΝΣΑΝΣΘΝΟ ΚΑΡΑΥΡΗΣΟ ΥΡΤΑ ΚΟΛΛΑΣΟΤ ΓΕΧΡΓΘΑ ΚΧΝΣΑΝΣΘΝΟΤ ΑΓΓΕΛΘΚΗ ΚΑΡΑΜΟΤΖΗ ΕΤΑΓΓΕΛΘΑ ΜΑΡΘΝΑ ΠΑΠΑΨΧΑΝΝΟΤ

2 ΔΙΑΓΩΓΖ Ζ πεξηζζφηεξε πνζφηεηα ATP πνπ παξάγεηαη ζηνλ κεηαβνιηζκφ πξνθχπηεη απφ ηνλ αεξφβην κεηαβνιηζκφ ηεο γιπθφδεο. Απηή ε δηεξγαζία αξρίδεη κε ηελ πιήξε νμείδσζε ησλ παξαγψγσλ ηεο γιπθφδεο ζε CO 2. Ζ ζπγθεθξηκέλε νμείδσζε ιακβάλεη ρψξα ζηνλ θχθιν ηνπ θηηξηθνχ νμένο, κηα ζεηξά απφ αληηδξάζεηο πνπ είλαη γλσζηέο θαη σο θχθινο ηνπ ηξηθαξβνμπιηθνχ νμένο ή θχθινο ηνπ Krebs. O θύθινο ηνπ θηηξηθνύ νμένο είλαη ε ηειηθή θνηλή πνξεία γηα ηελ νμείδωζε ηωλ θαπζίκωλ νξγαληθώλ κνξίωλ ( πδαηάλζξαθεο, ιηπαξά νμέα, ακηλνμέα), ηα πεξηζζόηεξα από ηα νπνία εηζέξρνληαη ζηνλ θύθιν ωο αθέηπιν-ζπλέλδπκν Α.

3 Κάησ από αεξόβηεο ζπλζήθεο, ην ππξνζηαθπιηθό πνπ πξνέθπςε από ηελ γιπθόδε απνθαξβνμπιηώλεηαη νμεηδσηηθά γηα λα ζρεκαηίζεη αθέηπιν-coa. ηνπο επθαξπσηηθνύο νξγαληζκνύο, νη αληηδξάζεηο ηνπ θύθινπ ηνπ θηηξηθνύ νμένο ιακβάλνπλ ρώξα κέζα ζηα κηηνρόλδξηα, ζε αληίζεζε κε εθείλεο ηεο γιπθόιπζεο νη νπνίεο ιακβάλνπλ ρώξα ζην θπηηαξόπιαζκα. ΗΜΕΘΧΗ: ηα θαύζηκα κόξηα είλαη ελώζεηο άλζξαθα ηθαλέο λα νμεηδώλνληαη δειαδή λα ράλνπλ ειεθηξόληα.

4 Ο ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΚΘΣΡΘΚΟΤ ΟΞΕΟ ΠΑΡΑΓΕΘ ΗΛΕΚΣΡΟΝΘΑ ΤΦΗΛΗ ΕΝΕΡΓΕΘΑ Όπσο είπακε θαη πξηλ ν ΚΚΟ είλαη ε <<πύιε>> ζηνλ αεξόβην κεηαβνιηζκό νπνηνπδήπνηε κνξίνπ κπνξεί λα κεηαζρεκαηηζηεί ζε κηα αθεηπιηθή νκάδα ή ζε έλα ζπζηαηηθό ηνπ ΚΚΟ. Ο θύθινο είλαη επίζεο θαη ε πεγή πξόδξνκσλ ελώζεσλ γηα δνκηθέο κνλάδεο πνιιώλ άιισλ κνξίσλ, όπσο είλαη ηα ακηλνμέα, νη λνπθιενηηδηθέο βάζεηο, ε ρνιεζηεξόιε θαη ε πνξθπξίλε (νξγαληθό ζπζηαηηθό ηεο αίκεο).

5 ΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ Η ΛΕΙΣΟΤΡΓΙΑ ΣΟΤ ΚΚΟ ςσον ΜΕΣΑςΥΗΜΑΣΙςΜΟ ΣΩΝ ΚΑΤςΙΜΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ςε ATP Ο θθν πεξηιακβάλεη κηα ζεηξά από αληηδξάζεηο νμεηδναλαγσγήο πνπ έρνπλ ζαλ απνηέιεζκα ηελ νμείδσζε κηαο αθεηπιηθήο νκάδαο θαη ηελ παξαγσγή δπν κνξίσλ CO 2. Απηή ε νμείδσζε παξάγεη ειεθηξόληα πςειήο ελέξγεηαο ηα νπνία είλαη ρξήζηκα σο δόηεο θηλεηήξηαο δύλακεο γηα ηελ ζύλζεζε ηεο ATP (ηξηθσζθνξηθή αδελνζίλε) ΤΜΠΕΡΑΜΑ: Η ιεηηνπξγία ηνπ θθν είλαη ε ζπγθνκηδή ειεθηξνλίσλ πςειήο ελέξγεηαο από θαύζηκα νξγαληθά κόξηα.

6 πλνπηηθά ζηνλ θθν: 1. Μηα έλσζε ηεζζάξσλ αηόκσλ άλζξαθα (νμαινμηθό) ζπκππθλώλεηαη κε κηα αθεηπιηθή νκάδα δύν αηόκσλ άλζξαθα γηα λα δώζεη έλα ηξηθαξβνμπιηθό νμύ κε έμη άηνκα άλζξαθα. 2. Απηή ε έλσζε απειεπζεξώλεη δπν θνξέο CO 2 ζε δπν δηαδνρηθέο νμεηδσηηθέο απνθαξβνμπιηώζεηο πνπ παξάγνπλ ειεθηξόληα πςειήο ελεξγείαο. 3. Παξακέλεη κηα έλσζε κε ηέζζεξα άηνκα άλζξαθα ε όπνηα πθίζηαηαη πεξαηηέξσ επεμεξγαζία γηα λα δεκηνπξγήζεη νμαινμηθό, ην όπνην κπνξεί λα μεθηλήζεη έλαλ λέν γύξν ηνπ θύθινπ.

7 ηελ πξαγκαηηθόηεηα ν θύθινο δελ παξάγεη κεγάια πνζά ATP αιιά αθαηξεη ειεθηξόληα από ην αθεηπιν-coa θαη ηα ρξεζηκνπνηεί γηα ηελ αλάγσγε ησλ NAD + & FAD ζε NADH & FADH 2. Σξία ηόληα πδξηδίνπ κεηαθέξνληαη ζε ηξία κόξηα ληθνηηλακηδν-αδεληλνδηλνπθιενηηδίνπ (NAD + ), ελώ έλα δεύγνο αηόκσλ πδξνγόλνπ κεηαθέξνληαη ζε έλα κόξην θιαβηλν-αδεληλνδηλνπθιενηηδίνπ (FAD).Έπεηηα, από ηελ επαλνμείδσζε ησλ NADH θαη FADH2 απειεπζεξώλνληαη ειεθηξόληα ηα όπνηα ξένπλ κέζσ κηαο ζεηξάο πξσηετλώλ ηεο κεκβξάλεο γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ηελ βαζκηδσηή ζπγθέληξσζεο πξσηνλίσλ κεηαμύ ησλ δπν πιεπξώλ ηεο κεκβξάλεο. Απηά ηα πξσηόληα ζηελ ζπλερεία ξένπλ δηα κέζνπ ηεο ζπλζάζεο ηεο ATP γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ATP από ADP θαη αλόξγαλν θσζθνξηθό. Απηνί νη θνξείο ειεθηξόλησλ παξάγνπλ ελλέα κόξηα ATP όηαλ νμεηδώλνληαη από ην O 2 ζηελ νμεηδσηηθή θσζθνξπιίσζε.

8 Ο θχθινο ηνπ θηηξηθνχ νμένο ζε ζχλδεζε κε ηελ νμεηδσηηθή θσζθνξπιίσζε, παξέρεη ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ ηεο ελεξγείαο ε φπνηα ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηα αεξφβηα θχηηαξα. Δίλαη πνιχ απνδνηηθφο δηφηη ε νμείδσζε ελφο πεξηνξηζκέλνπ αξηζκνχ κνξίσλ ηνπ θθν κπνξεί λα παξάγεη κεγάιεο πνζφηεηεο NADH & FADH 2. Όπσο θαη ζηελ παξαθάησ εηθφλα ην νμαινμηθφ, κε ηα ηέζζεξα άηνκα άλζξαθα, ην νπνίν βξίζθεηαη ζηελ έλαξμε ηνπ θχθινπ ηνπ θηηξηθνχ νμένο, αλαγελληέηαη κεηά ην πέξαο ελφο πιήξνπο θχθινπ. Δπνκέλσο, έλα κφξην νμαινμηθνχ είλαη ηθαλφ λα ζπκκεηέρεη ζηελ νμείδσζε πνιιψλ αθεηπινκνξίσλ.

9 Ζ ΠΤΡΟοΣΑΦΤΛΙΚΖ ΑΦΤΓΡΟΓΟΝΑοΖ οτνγδδι ΣΖΝ ΓΛΤΚΟΛΤοΖ ΜΔ ΣΟΝ ΚΚΟ Οη πδαηάλζξαθεο θαη θπξίσο ε γιπθφδε, κεηαηξέπνληαη κέζσ ηεο γιπθφιπζεο ζε ππξνζηαθπιηθφ. Καηά ηηο αεξφβηεο ζπλζήθεο, απηφ κεηαθέξεηαη κέζα ζηα κηηνρφλδξηα απφ κηα εηδηθή πξσηεΐλε θνξέα πνπ βξίζθεηαη ζηελ κηηνρνλδξηαθή κεκβξάλε. Μέζα ζηελ κηηνρνλδξηαθή κήηξα, ην ππξνζηαθπιηθφ απνθαξβνμπιηψλεηαη νμεηδσηηθά απφ ην ζχκπιεγκα ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο γηα λα ζρεκαηηζηεί ην αθέηπιν-coa. Απηή ε κε αληηζηξεπηή αληίδξαζε είλαη ν ζχλδεζκνο κεηαμχ ηεο γιπθφιπζεο θαη ην θχθινπ ηνπ θηηξηθνχ νμένο

10 ΤΜΠΛΔΓΜΑ ΠΤΡΟοΣΑΦΤΛΙΚΖο ΑΦΤΓΡΟΓΟΝΑοΖο Δίλαη έλα κεγάιν θαη πνιχ θαιά νξγαλσκέλν ζπγθξφηεκα απφ ηξία εηδή ελδχκσλ. Σν ζχκπιεγκα ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο είλαη κέινο ηεο νηθνγελείαο ησλ νκνιφγσλ ζπκπιεγκάησλ πνπ πεξηιακβάλνπλ ην ζχκπιεγκα ηεο α- θεηνγινπηαξηθήο αθπδξνγνλάζεο, ελφο ελδχκνπ ηνπ θχθινπ ηνπ θηηξηθνχ νμένο. Απηά ηα ζπκπιέγκαηα είλαη γηγάληηα, κεγαιχηεξα απφ ηα ξηβνζσκάηηα, κε κνξηαθή κάδα πνπ θπκαίλεηαη απφ 4 έσο 10 εθαηνκκχξηα Dalton. Λφγσ ηεο πεξηπινθήο δνκήο ηνπο είλαη ηθαλά ζε δηάθνξεο ρεκηθέο νκάδεο, πνπ ζπλδένληαη ζην ππξήλα ηεο δνκήο κε εχθακπηνπο βξαρίνλεο, λα κεηαθηλνχληαη απφ ην έλα ελεξγφ θέληξν ζην άιιν.

11 Μεραληζκόο: Ζ ζύλζεζε ηνπ αθέηπιν-coa από ην ππξνζηαθπιηθό ρξεηάδεηαη 3 έλδπκα θαη 5 ζπλέλδπκα. Ο κεραληζκφο ηεο αληίδξαζεο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο είλαη εμαηξεηηθά πεξίπινθνο. Γη απηφ ε αληίδξαζε ρξεηάδεηαη ηελ ζπκκεηνρή θαη ησλ ηξηψλ ελδχκσλ ηνπ ζπκπιέγκαηνο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο θαζψο θαη ησλ ζπλελδχκσλ: 1. Ππξνθσζθνξηθή ζεηακίλε(tpp) 2. Ληπντθφ νμχ σο θαηαιπηηθνί παξάγνληεο 3. FAD σο ζηνηρεηνκεηξθνί ζπκπαξάγνληεο 4. CoA δειαδή ζπκπαξάγνληεο πνπ ιεηηνπξγνχλ 5. NAD + σο ππφζηξσκα.

12 Ππξνθσζθνξηθή ζεηακίλε TPP Ληπντθφ νμχ

13 MΔΣATΡΟΠΖ ΠΤΡΟΣΑΦΤΛΙΚΟΤ Δ ΑΚΔΣΤΛΟ-CoA Απηά ηα βήκαηα πξέπεη λα ζπδεπρζνχλ ψζηε λα δηαηεξεζεί ε ειεχζεξε ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ ην βήκα ηεο απνθαξβνμπιίσζεο πξνθεηκέλνπ λα σζήζεη ηνλ ζρεκαηηζκφ ηνπ NADH θαη ηνπ αθέηπιν-coa.

14 Αλαιπηηθφηεξα: 1. Απνθαξβνμπιίωζε: ην ππξνζηαθπιηθφ ελψλεηαη κε ηελ TPP θαη ζηελ ζπλέρεηα απνθαξβνμπιηψλεηαη γηα λα παξάγεη πδξνμπαηζπιν-tpp. H αληίδξαζε απηή θαηαιχεηαη απφ ηελ ζπληζηψζα (Δ 1 ) ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο ηνπ πνιπελδπκηθνχ ζπκπιέγκαηνο. ε TPP ιεηηνπξγεί σο ε πξνζζεηηθή νκάδα ηεο ζπληζηψζαο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο

15 2. Ομείδωζε : Ζ πδξνμπαηζπιηθή νκάδα πνπ είλαη ελσκέλε κε ηελ TPP νμεηδψλεηαη γηα λα ζρεκαηίζεη κηα αθεηπιηθε νκάδα θαη ζπγρξφλσο κεηαθέξεηαη ζην ιηπναηκίδην, έλα παξάγσγν ηνπ ιηπντθνπ νμένο ην φπνην είλαη ζπλδεδεκέλν κε έλαλ ακηδηθφ δεζκφ ζηελ πιεπξηθή αιπζίδα ελφο θαηάινηπνπ ιπζίλεο. Δπηζεκαίλεηαη φηη απηή ε κεηαθνξά έρεη σο απνηέιεζκα ηνλ ζρεκαηηζκφ ελφο ζεηνεζηεξηθνχ δεζκνχ πςειήο ελέξγεηαο. Σν νμεηδσηηθφ ζπζηαηηθφ ζηελ αληίδξαζε απηή είλαη ε δηζνπιθηδηθή νκάδα ηνπ ιηπνακηδίνπ, ε νπνία αλάγεηαη ζηε ζνπιθπδξπιηθή κνξθή ηεο. Ζ αληίδξαζε θαηαιχεηαη θαη απηή απφ ηελ ζπληζηψζα(δ 1 ) ) ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο, παξάγνληαο αθεηπινιηπνακίδην.

16 3. ρεκαηηζκόο ηνπ αθέηπιν-coa: Ζ αθεηπιηθή νκάδα κεηαθέξεηαη ζην CoA γηα λα ζρεκαηίζεη αθέηπιν-coa Ζ αληίδξαζε απηή θαηαιχεηαη απφ ηελ δηπδξνιηπνυιν-ηξαλζαθεηπιάζε(δ 2 ). Ο ελεξγεηαθά πινχζηνο δεζκφο ηνπ ζεηνεζηέξα δηαηεξείηαη θαηά ηελ κεηαθνξά ηεο αθεηπιθήο νκάδαο ζην CoA. Τπελζπκίδεηαη φηη ην CoA παίδεη ηνλ ξφιν ηνπ θνξέα πνιιψλ ελεξγψλ αθπιηθψλ νκάδσλ, απφ ηηο νπνίεο ε αθεηπιηθή νκάδα είλαη απινχζηεξε. Σν αθέηπιν-coa, ην θαχζηκν ηνπ θχθινπ ηνπ θηηξηθνχ νμένο, έρεη πιένλ πξνθχςεη απφ ην ππξνζηαθπιηθφ.

17 4.Αλαγέλλεζε ηνπ νμεηδωκέλνπ ιηπνακηδίνπ Σν ζχκπιεγκα ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο δελ κπνξεί λα ζπκπιεξψζεη έλαλ αθφκε θαηαιπηηθφ θχθιν, έσο φηνπ ην δηπδξνιηπνακίδην νμεηδσζεί ζε ιηπνακίδην. Ζ νμεηδσκέλε κνξθή ηνπ ιηπνακηδίνπ αλαγελληέηαη απφ ηελ δηπδξνιηπνυιν-αθπδξνγνλάζε(δ 3 ). Γχν ειεθηξφληα κεηαθέξνληαη ζε κηα πξνζζεηηθή νκάδα FAD ηνπ ελδχκνπ θαη κεηά ζην NAD +. Απηή ε κεηαθνξά ειεθηξνλίσλ απφ ην FAD ζην NAD + είλαη αζπλήζηζηε, δηφηη ν θνηλφο ξφινο ηνπ FAD είλαη λα δέρεηαη ειεθηξφληα απφ ην NADH. Σν δπλακηθφ κεηαθνξάο ειεθηξνλίσλ ηνπ FAD απμάλεηαη απφ ην ρεκηθφ πεξηβάιινλ κέζα ζην έλδπκν θαη ηνπ δίλεη ηελ δπλαηφηεηα λα κεηαθέξεη ειεθηξφληα ζην NAD +. Οη πξσηεΐλεο πνπ είλαη ηζρπξά ζπλδεδεκέλεο κε ην FAD ή ην θιάβηλνκνλνλνπ-θιενηίδην(fmn) νλνκάδνληαη θιαβηλνπξσηεΐλεο.

18 ΔΤΚΑΜΠΣΔο οτνγδοδιο ΔΠΙΣΡΔΠΟΤΝ οσο ΛΙΠΟΑΜΙΓΙΟ ΝΑ ΜΔΣΑΚΙΝΔΙΣΑΙ ΜΔΣΑΞΤ ΓΙΑΦΟΡΔΣΙΚΩΝ ΔΝΔΡΓΩΝ ΚΔΝΣΡΩΝ Γνκή ζπληζηώληωλ ελδύκωλ ηνπ ζπκπιέγκαηνο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο: Ο ππξήλαο ηνπ ζπκπιέγκαηνο ζρεκαηίδεηαη απφ ηελ ζπληζηψζα ηξαλζαθεηπιάζε (Δ 2 ). Ζ ηξαλζαθεηπιάζε απαξηίδεηαη απφ 8 θαηαιπηηθά ηξηκεξή, ζπλαξκνζκέλα ψζηε λα ζρεκαηίδνπλ έλαλ θνίιν θχβν. Κάζε κηα απφ ηηο ηξεηο ππνκνλάδεο πνπ ζρεκαηίδνπλ ην ηξηκεξέο έρεη ηξεηο θχξηεο δνκηθέο πεξηνρέο. ην ακηλνηειηθφ άθξν ππάξρεη κηα κηθξή δνκηθή πεξηνρή ε νπνία πεξηέρεη έλαλ δεζκεπκέλν ιηπνακηδηθφ ζπκπαξάγνληα, πξνζδεκέλν ζε έλα θαηάινηπν ιπζίλεο. Ζ δνκηθή πεξηνρή ηνπ ιηπνακηδίνπ αθνινπζείηαη απφ κηα κηθξή δνκηθή πεξηνρή ε νπνία αιιειεπηδξά κε ηελ Δ 3 κέζα ζην ζχκπιεγκα. Μηα κεγαιχηεξε δνκηθή πεξηνρή ηεο ηξαλζαθεηπιάζεο ζπκπιεξψλεη κηα ππνκνλάδα Δ 2. Ζ Δ 1 είλαη έλα ηεηξακεξέο α 2 β 2 θαη ε Δ 3 είλαη έλα δηκεξέο αβ. Πνιιαπιά αληίγξαθα ηεο Δ 1 θαη 12 αληίγξαθα ηεο Δ 3 πεξηβάιινπλ ηνλ ππξήλα Δ 2. ηα ζειαζηηθά ν ππξήλαο απηφο πεξηέρεη άιιε κηα πξσηεΐλε, απηή πνπ δεζκεχεη ηελ Δ 3 (Δ 3 -binding protein, Δ 3 -BP). Αλ ε Δ 3 -BP απνπζηάδεη, ην έλδπκν παξνπζηάδεη πνιχ κεησκέλε δξαζηηθφηεηα.

19

20 ΠΩο οτνδργαεονσαι ΣΑ ΣΡΙΑ ΞΔΥΩΡΙοΣΑ ΔΝΔΡΓΑ ΚΔΣΡΑ;; Σν θιεηδί είλαη ν καθξύο εύθακπηνο βξαρίνλαο ιηπνακηδηνπ ηεο ππνκνλάδαο Δ 2, ν νπνίνο κεηαθέξεη ππόζηξωκα από ην έλα ελεξγό θέληξν ζην άιιν. 1. Σν ππξνζηαθπιηθν απνθαξβνμπιηψλεηαη ζην ελεξγφ θέληξν ηεο Δ 1, ζρεκαηίδνληαο ην πδξνμπαίζπιν- TPP ελδηάκεζν, ελψ ην CO 2 απνκαθξχλεηαη σο ην πξψην πξντφλ. Απηφ ην ελεξγφ θέληξν βξίζθεηαη βαζηά κέζα ζην ζχκπιεγκα Δ 1, ζπλδεδεκέλν κε ηελ επηθάλεηα ηνπ ελδχκνπ κε έλαλ πδξφθνβν δίαπιν κήθνπο 20 Å. 2. Ζ Δ 2 εηζάγεη ηνλ βξαρίνλα ιηπνακηδίνπ ηεο δνκηθήο πεξηνρήο ηνπ ιηπνακηδίνπ κέζα ζηνλ δίαπιν ηεο Δ 1 πνπ νδεγεί ζην ελεξγφ θέληξν. 3. Ζ Δ 1 θαηαιχεη ηε κεηαθνξά ηεο αθεηπιηθήο νκάδαο ζην ιηπνακίδην. Ο αθεηπιησκέλνο βξαρίνλαο αθήλεη ηελ Δ 1 θαη εηζέξρεηαη ζηνλ θχβν ηεο Δ 2 γηα λα θζάζεη ζην ελεξγφ θέληξν ηεο, πνπ είλαη ηνπνζεηεκέλν βαζηά κέζα ζηνλ θχβν, ζηελ επηθάλεηα επαθήο ησλ ππνκνλάδσλ. 4. ηε ζπλέρεηα ε αθεηπιηθή νκάδα κεηαθέξεηαη ζην CoA θαη ην δεχηεξν πξντφλ ην αθέηπιν-coa απνκαθξχλεηαη απφ ηνλ θχβν. Ο αλνηγκέλνο βξαρίνλαο ηνπ ιηπνακηδίνπ ζηξέθεηαη ηφηε πξνο ην ελεξγφ θέληξν ηεο θιαβηλνπξσηετλεο Δ ην ελεξγφ θέληξν ηεο Δ 3, ην ιηπνακίδην νμεηδψλεηαη απφ ην ζπλέλδπκν FAD. Σν επαλελεξγνπνηεκέλν ιηπνακίδην είλαη έηνηκν λα αξρίζεη άιινλ έλα θχθιν αληίδξαζεο. 6. Σν ηειηθφ πξντφλ, ην NADH, παξάγεηαη απφ ηελ επαλνμείδσζε ηνπfadh 2 ζε FAD.

21 Αληηδξάζεηο ηνπ ζπκπιέγκαηνο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο.

22 H δνκηθή ελαξκφληζε ησλ ηξηψλ εηδψλ ελδχκσλ θαη ηνπ εχθακπηνπ επηκήθνπο βξαρίνλα ιηπνακηδίνπ θαζηζηά δπλαηή ηελ ζπληνληζκέλε θαηάιπζε κηαο ζχλζεηεο αληίδξαζεο. Ζ γεηηλίαζε ελφο ελδχκνπ κε έλα άιιν απμάλεη ηε ζπλνιηθή ηαρχηεηα ηεο αληίδξαζεο θαη ειαρηζηνπνηεί ηηο παξάπιεπξεο αληηδξάζεηο. Όια ηα ελδηάκεζα ζηελ νμεηδσηηθή απνθαξβνμπιίσζε ηνπ ππξνζηαθπιηθνχ παξακέλνπλ δεζκεπκέλα ζην ζχκπιεγκα θαζ φιε ηελ αιιεινπρία ηεο αληίδξαζεο θαη κεηαθέξνληαη εχθνια θαζψο ν εχθακπηνο βξαρίνλαο ηεο Δ 2 πεξλά δηαδνρηθά απφ θάζε ελεξγφ θέληξν.

23 O KYKΛΟ ΣΟΤ ΚΗΣΡΗΚΟΤ ΟΞΔΟ ΟΞΔΗΓΩΝΔΗ ΜΟΝΑΓΔ ΓΤΟ(2) ΑΣΟΜΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ηάδην : Γιπθφιπζε Σν ππξνζηαθπιηθφ νμχ (CH3COCOOH) κέζσ ηνπ ελδχκνπ ππξνζηαθπιηθή αθπδξνγνλάζε ζπλζέηεη ην αθέηπιν-coa. Σν αθέηπιν-coa είλαη ην θαχζηκν ηνπ θχθινπ ηνπ Krebs Όια ηα θαχζηκα κεηαβνιίδνληαη ζε αθέηπιν-coa ή ζε αιιά ζπζηαηηθά ηνπ θχθινπ.

24 Ζ ΚΗΣΡΗΚΖ ΤΝΘΑΖ ΥΖΜΑΣΗΕΔΗ ΚΗΣΡΗΚΟ ΑΠΟ ΟΞΑΛΟΞΗΚΟ ΚΑΗ ΑΚΔΣΤΛΟ-ΤΝΔΝΕΤΜΟ Α

25 Ο ΜΖΥΑΝΗΜΟ ΣΖ ΚΗΣΡΗΚΖ ΤΝΘΑΖ ΔΜΠΟΓΗΕΔΗ ΜΖ ΔΠΗΘΤΜΖΣΔ ΑΝΣΗΓΡΑΔΗ ΡΟΛΟ ΚΙΣΡΙΚΗ ΤΝΘΑΗ Παξεκπνδίδεη ηελ πδξφιπζε ηνπ Αθέηπιν-CoA ζε νμηθφ θαη CoA,γηαηί απηφ απνηειεί ελεξγεηαθή ζπαηάιε γηα ηνλ νξγαληζκφ. ΣΡΟΠΟ Ζ Κηηξηθή πλζάζε πθίζηαηαη κεγάιεο αιιαγέο ζηε ζηεξενδηαηαμή ηεο θαηά ηελ πνξεία ηεο θαηάιπζεο. Σν έλδπκν εκθαλίδεη θηλεηηθή δηαηεηαγκέλεο δηαδνρήο, δειαδή : 1)πλδέεηαη ην νμαινμηθφ, φπνπ επάγνληαο κηα κείδνλα δνκηθή αλαδηάηαμε, δεκηνπξγεί κηα ζέζε πξφζδεζεο γηα ην αθέηπιν-coa 2)Σν αθέηπιν-coa ζπλδέεηαη ζην ελεξγφ θέληξν ηνπ ελδχκνπ 3)Ζ κνξθή ηνπ ελδχκνπ απφ αλνηρηή κεηαηξέπεηαη ζε θιεηζηή

26 Ο ΜΖΥΑΝΗΜΟ ΣΖ ΚΗΣΡΗΚΖ ΤΝΘΑΖ ΔΜΠΟΓΗΕΔΗ ΜΖ ΔΠΗΘΤΜΖΣΔ ΑΝΣΗΓΡΑΔΗ 4) Ζ θηηξηθή ζπλζάζε θαηαιχεη ηελ αληίδξαζε ζπκπχθλσζεο θέξλνληαο θνληά ηα 2 ππνζηξψκαηα,πξνζαλαηνιίδνληαο ηα θαη πνιψλνληαο νξηζκέλνπο δεζκνχο θαη κεηαηξέπνληαο ην νμαινμηθφ ζε ελνιηθφ ελδηάκεζν. 5) Ζ ελφιε ζρεκαηίδνληαο έλαλ δηπιφ δεζκφ C-C ελψλεη ην νμαινμηθφ κε ην αθέηπιν-coa. 6) Σν ζχκπινθν θηηξπιν-coα πνπ δεκηνπξγείηαη θιείλεη εληειψο ην ελεξγφ θέληξν ηνπ ελδχκνπ. 7) Σν έλδπκν δηαζπά κε πδξφιπζε ηνλ ζεηνεζηεξα ηνπ θίηξπιν-coa. 8) Σν CoA θαη ην θηηξηθφ, εγθαηαιείπνπλ ην έλδπκν. 9) Σν έλδπκν επαλέξρεηαη ζηελ αξρηθή αλνηρηή ζηεξενδηάηαμή ηνπ έηνηκν λα πδξνιχζεη ηνλ επφκελν ζεηνεζηέξα.

27 Ζ ΔΠΑΓΟΜΔΝΖ ΠΡΟοΑΡΜΟΓΖ ΔΜΠΟΓΗΕΔΗ ΣΗο ΑΝΔΠΗΘΤΜΖΣΔο ΠΑΡΑΠΛΔΤΡΔο ΑΝΣΗΓΡΑοΔΗο Ζ θηηξηθή ζπλζάζε είλαη πξνζαξκνζκέλε έηζη ψζηε λα πδξνιχεη ην θηηξπιν-coa θαη όρη ην αθέηπιν-coa. ΓΗΑΣΗ; Σν αθέηπιν-coa δελ δεζκεχεηαη ζην ελδπκν εάλ δελ δεζκεπηεί ην νμαινμηθφ. Σα θαηαιπηηθά θαηάινηπα γηα ηελ πδξφιπζε ηνπ ζεηνεζηέξα δελ είλαη θαηάιιεια ηνπνζεηεκέλα κέρξη λα ζρεκαηηζηεί ην θίηξπιν-coa.

28 ΣΟ ΚΗΣΡΗΚΟ ΗΟΜΔΡΔΗΩΝΔΣΑΗ Δ ΗΟΚΗΣΡΗΚΟ Σν θηηξηθφ νμχ ηζνκεξίδεηαη ζε cis-αθνηηληθφ,κε ην ελδπκν αθνληηάζε σο θαηαιχηε, θαη κε ηα ζε ηζνθηηξηθφ νμχ γηαηί ε πδξνμπιηθή νκάδα δελ είλαη θαηάιιεια ηνπνζεηεκέλε γηα νμεηδσηηθή απνθαξβνμπιίσζε.

29 ΓΗΝΟΝΣΑΗ ΣΔΔΡΗ(4) ΑΝΣΗΓΡΑΔΗ ΟΞΔΗΓΟΑΝΑΓΩΓΖ

30

31 Ο ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΚΗΣΡΗΚΟΤ ΟΞΔΟ

32 ΓΗΑΦΟΡΔο ΓΛΤΚΟΛΤοΖο ΚΑΗ ΚΤΚΛΟΤ KREBS

33 ΚΤΚΛΟ ΚΙΣΡΙΚΟΤ ΟΞΔΟ εκαληηθή πεγή δνκηθψλ ιίζσλ γηα βηνκφξηα. Έιεγρνο κεηαβνιηζκνχ ηνπ θχθινπ ζε πνιιά ζηαδία.

34 Αεξφβηα Γιπθφιπζε ύκπιεγκα Ππξνζηαθπιηθήο Αθπδξνγνλάζεο Ππξνζηαθπιηθφ Ομχ Αθέηπιν- CoA 4 Βήκαηα γηα ηελ επίηεπμε ηεο παξαπάλσ αληίδξαζεο 3 Δλδπκα ηνπ ζπκπιέγκαηνο ιακβάλνπλ κέξνο (Δ 1, Δ 2, Δ 3 ) Με αληηζηξεπηή αληίδξαζε. Αιινζηεξηθφο έιεγρνο δξαζηηθφηεηαο ηνπ ζπκπιέγκαηνο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο. Τςειέο ζπγθεληξψζεηο ησλ πξντφλησλ ησλ αληηδξάζεσλ ηνπ ζπκπιέγκαηνο (PDH) Αλαζηνιή έλαξμεο ΚΚΟ. αλαζηέιινπλ ηελ αληίδξαζε

35 C Αθεηπιν-CoA Αλαζηνιή ζπληζηψζαο ηεο ηξαλζαθεηπιάζεο (Δ 2 ) C NADH Αλαζηνιή δηπδξνιηπνπιν-αθπδξνγνλάζεο (Δ 3 ) Ζ αχμεζε ησλ C Αθεηπιν-CoA θαη C NADH : ή i) Οη ελεξγεηαθέο αλάγθεο θαιχπηνληαη. ii) Γηάζπαζε ιηπαξψλ νμέσλ γηα παξάγσγε NADH θαη Αθεηπιν-CoA. ε θάζε πεξίπησζε Ππξνζηαθπιηθφ Ομχ Αθεηπιν-CoA Απνηέιεζκα: C γιπθφδεο ζην θχηηαξν.

36 Αναζηολή και Ενεπγοποίηζη ηος ζςμπλέγμαηορ Πςποζηαθςλικήρ Αθςδπογονάζηρ Αναζηολή και ενεπγοποίηζη ηηρ ζςνιζηώζαρ Ε1: Κηλάζε 2 Δλδπκα Αληαγσληζηηθή δξάζε Φσζθαηάζε Αναζηολή ηηρ ζςνιζηώζαρ Ε 1 ηηρ Πςποζηαθςλικήρ Αθςδπογονάζηρ: Κηλάζε Ππξνζηαθπιηθήο Αθπδξνγνλάζεο (PDK) Φσζθνξπιίσζε Αλαζηνιή πληζηψζαο Δ1 Ενεπγοποίηζη ζςνιζηώζαρ Ε 1 ηηρ Πςποζηαθςλικηρ Αθςδπογοναζηρ: C Ca 2+ ζε κςηηαπόπλαζμα και μιηοσόνδπια Ενεπγοποίηζη Φυζθαηάζηρ (PDP) Φσζθαηάζε Ππξνζηαθπιηθήο Αθπδξνγνλάζεο (PDP) Δλεξγνπνίεζε πληζηψζαο Δ1

37 Αναζηολή και ενεπγοποίηζη ηος ζςμπλέγμαηορ Πςποζηαθςλικήρ Αθςδπογονάζηρ Παπάγονηερ πος επηπεάζοςν ηην λειηοςπγιά ηος ζςμπλέγμαηορ: πγθεληξψζεηο πξντφλησλ κεηαβνιηζκνχ ΚΚΟ θαη πξφδξνκα κφξηα ηνπο Τςειφ ή ρακειφ ελεξγεηαθφ θνξηίν. Υτηλέρ ζςγκενηπώζειρ NADH, ATP, Ακεηςλο-CoA και ςτηλό ενεπγειακό θοπηίο: Αλαζηνιή ζπκπιέγκαηνο Ππξνζηαθπιηθήο Αθπδξνγνλάζεο (PDH) Πξναγσγή Φσζθνξπιίσζεο Δλεξγνπνίεζε Κηλάζεο (PDK) Φαμηλέρ ζςγκενηπώζειρ NADH, ATP,Ακεηςλο-CoA και σαμηλό ενεπγειακό θοπηίο: Δλεξγνπνίεζε ζπκπιέγκαηνο Ππξνζηαθπιηθήο Αθπδξνγνλάζεο (PDH) Γηέγεξζε Φσζθαηάζεο (PDP) Αλαζηνιή Κηλάζεο (PDK)

38 Οη αλαινγίεο αλαθέξνληαη ζηηο ζπγθεληξψζεηο πξντφλησλ κεηαβνιηζκνχ ηνπ ΚΚΟ αιιά θαη πξφδξνκσλ κνξίσλ ηνπο: NADH, ATP, Αθεηπιν-CoA NAD + ADP CoA Παπάδειγμα Γπαμμυηού Μςφκού κςηηάπος: ΑΝΑΠΑΤΖ: NADH ATP Αθεηπιν-CoA Αλαηνιή PDH NAD + ADP CoA Δλεξγνπνίεζε Κηλάζεο ΑΚΖΖ: NADH ATP Αθεηπιν- CoA Δλεξγνπνίεζε PDH NAD + ADP CoA Γηέγεξζε Φσζθαηάζεο ( Cca 2+ ) Καηαζηνιή Κηλάζεο

39 Έιεγρνο ηαδίσλ Κχθινπ ηνπ Κηηξηθνχ Ομένο: Αιινζηεξηθφο έιεγρνο 1. Ηζνθηηξηθή Αθπδξνγνλάζε Διεγείπεηαι: 1) Ηζνθηηξηθή Αθπδξνγνλάζε 2) α- Κεηνγινπηαξηθή Αθπδξνγνλάζε Αναζηέλλεηαι: C ADP C NAD + C Mg 2+ C ATP C NADH 2. α- Κεηνγινπηαξηθή Αθπδξνγνλάζε Πνιιά ζεκεία έιεγρνπ απηνχ ηνπ ελδχκνπ κνηάδνπλ κε εθείλα ηνπ ζπκπιέγκαηνο PDH. Αναζηέλλεηαι: C ειεθηξπιν-coa C NADH Δλεξγεηαθφ θνξηίν Δπίζεο: Uθθν φηαλ C ATP

40 χκπιεγκα PDH Ομαιηθφ Ομχ Ππξνζηαθπιηθφ Ομχ Αθεηπιν-CoA ATP,NADH, Αθεηπιν-CoA ADP, NAD+, CoA Κηηξηθή ζπλζαζε Κηηξηθφ Ομχ Ηζνθηηξηθφ Ομχ Μειηθφ Ομχ Ηζνθηηξηθή ATP, NAHD Αθπδξνγνλάζε ADP, NAD+ Φνπκαξηθφ Ομχ Ζιεθηξηθφ Ομχ Αθεηνγινπηαξηθή Αθπδξνγνλάζε Ζιεθηξπιν -CoA α- Κεηνγινπηαξηθφ Ομχ ειεθηξπιν -CoA, ATP, NADH

41 Ο ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΚΙΣΡΙΚΟΤ ΟΞΔΟ ΑΠΟΣΔΛΔΙ ΠΗΓΗ ΠΡΟΓΡΟΜΩΝ ΜΟΡΙΩΝ ΒΙΟΤΝΘΔΗ 1. Ζ ζπνπδαηφηεξε απνηθνδνκεηηθή πνξεία γηα ηελ παξαγσγή ηεο ΑΣΡ 2. Πξνκεζεχεη ελδηάκεζεο ελψζεηο γηα βηνζπλζέζεηο

42 Αλάγθε γξήγνξεο αλαπιήξσζεο ηνπ θχθινπ ηνπ θηηξηθνχ νμένο

43 «Αλαπιεξωκαηηθέο αληηδξάζεηο» νδεγνύλ ζηελ θαζαξή ζύλζεζε ή αλαπιήξωζε ζπζηαηηθώλ ηεο κεηαβνιηθήο πνξείαο ηωλ Αλαπιήξωζε ηεο πνζόηεηαο ηνπ θύθινπ ηνπ θηηξηθνύ νμένο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη Ο θύθινο ζπλερίδεη λα ιεηηνπξγεί θαλνληθά

44 Παξάδεηγκα αλαπιεξωκαηηθήο αληίδξαζεο Καηά ηε κεηαηξνπή ηνπ νμαινμηθνχ ζε ακηλνμέα γηα ηελ πξσηετλνζχλζεζε Τπνιεηηνπξγία θχθινπ θηηξηθνχ νμένο γηαηί ην αθεηπιν-coa δελ κπνξεί λα κπεη ζηνλ θχθιν αλ δελ ζπκππθλσζεί καδί ηνπ θαξβνμπιίσζε ηνπ ππξνζηαθπιηθνχ κε ηε δξάζε ηεο βηνηίλεο θαξβνμπιάζεο, ελδχκνπ ζεκαληηθνχ γηα ηελ γιπθνγέλεζε θαη ελεξγνχ κφλν παξνπζία αθεηπιν-coa Πςποζηαθςλικό + CO 2 + ATP+ H 2 O Οξαλοξικό + ADP + Pi+ 2H + Εξαζθάλιζη οξαλοξικού με σαμηλό ενεπγειακό θοπηίο για λειηοςπγία κύκλος

45 Ζ δηαθνπή ηνπ κεηαβνιηζκνύ ηνπ ππξνζηαθπιηθνύ Νόζνο Μπέξη Μπέξη Οθείιεηαη ζηελ έιιεηςε ζεηακίλεο(βηηακίλεο Β1 ) πνπ απνηειεί πξφδξνκε έλσζε ηεο ΣΡΡ λεπξηθά θαη θαξδηαθά πξνβιήκαηα: Σν ππξνζηαθπιηθφ, σο πξντφλ ηεο γιπθφιπζεο, ιφγσ απνπζίαο ηεο ΣΡΡ δελ κπνξεί λα απνθαξβνμπιησζεί θαη έηζη νχηε λα κπεη ζηνλ θχθιν ην λεπξηθφ ζχζηεκα, έρνληαο σο πεγή ελέξγεηαο κφλν ηελ γιπθφδε, ππνιεηηνπξγεί Γειεηεξίαζε από πδξάξγπξν θαη αξζεληθό Τδξάξγπξνο θαη Αξζεληθφ Αξθεηά κεγάιε ζπγγέλεηα γηα γεηηνληθά ζνπιθπδξχιηα φπσο εθείλα ζηηο αλνηγκέλεο δηπδξνιηπνυιηθέο νκάδεο ηεο ζπληζηψζαο Δ 3 ηνπ ζπκπιέγκαηνο ηεο ππξνζηαθπιηθήο αθπδξνγνλάζεο. Με ηελ πξφζδεζε ησλ ζηνηρείσλ απηψλ ζηηο δηπδξνιηπνυιηθέο νκάδεο αλαζηνιή ζπκπιφθνπ πξνβιήκαηα ζην Κ.Ν.

46 Ο θύθινο ηνπ θηηξηθνύ νμένο κπνξεί λα εμειίρζεθε από πξνϋπάξρνπζεο κεηαβνιηθέο πνξείεο ήκεξα δελ γλσξίδνπκε ηνλ ηξφπν δεκηνπξγίαο ηνπ θχθινπ ηνπ θηηξηθνχ νμένο Πηζαλφλ λα πξνέθπςε απφ ζπλαξκνγή πξνυπαξρνπζψλ πνξεηψλ αληηδξάζεσλ

47 Γηα παξάδεηγκα Σν ππξνζηαθπιηθφ, ην α-θεηνγινπηαξηθφ θαη ην νμαινμηθφ πνιχ πηζαλφλ λα πξνυπήξραλ ζηελ αξρή ηεο εμέιημεο γηα βηνζπλζεηηθνχο ιφγνπο Π.ρ γηα ηελ παξαγσγή ακηλνμέσλ θαη πνξθπξηλψλ Ζ νμεηδσηηθή απνθαξβνμπιίσζε απηψλ επλνείηαη ζεξκνδπλακηθά θαη επηπιένλ είλαη ηθαλή λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα σζήζεη ηελ ζχλζεζε ηνπ αθεηπιφ-coa θαη ηνπ NADH

48 Κύθινη πνπ πεξηείραλ κηθξόηεξν πιήζνο ελδηακέζωλ θαη ρξεζηκνπνηνύληαλ γηα βηνρεκηθνύο ζθνπνύο, είλαη πηζαλό λα είραλ ππάξμεη πξηλ ηελ εμέιημε ηνπ θύθινπ ηνπ θηηξηθνύ νμένο.

49 Ο θχθινο ηνπ γιπνμπιηθνχ νμένο επηηξέπεη ζηα θπηά θαη ζηα βαθηήξηα λα αλαπηχζζνληαη παξνπζία νμηθνχ. Οη πεξηζζφηεξνη νξγαληζκνί δελ κπνξνχλ λα κεηαηξέςνπλ ην αθεηπιν-coa ζε γιπθφδε

50 Σα θπηά θαη άιινη κηθξννξγαληζκνί κπνξνύλ θαη κεηαηξέπνπλ ην αθεηπιν-coa,πνπ πξνθύπηεη από ηηο απνζήθεο ιηπώλ,ζε γιπθόδε, ράξε ζε κηα κεηαβνιηθή πνξεία, ηνπ θύθινπ ηνπ γιπνμπιηθνύ νμένο

51 Γηαθνξέο ηωλ δύν θύθιωλ A. Απνπζία δχν βεκάησλ απνθαξβνμπιίσζεο ζηνλ θχθιν ηνπ γιπνμπιηθνχ B. Δηζαγσγή δχν κνξίσλ αθεηπιν-coa θαη φρη ελφο, ζε θάζε πιήξε θχθιν ηνπ γιπνμπιηθνχ νμένο.

52 Κύθινο γιπνμπιηθνύ νμένο Με άζππα γπάμμαηα αναγπάθονηαι ηα πποφόνηα Με κόκκινα γπάμμαηα αναγπάθονηαι ηα ένζςμα Aθεηπιν-CoA ΟΞΑΛΟΞΗΚΟ ΜΖΛΗΚΟ CO2 ΚΗΣΡΗΚΟ ΗΟΚΗΣΡΗΚΟ (Ηζνθηηξηθή Λπάζε) ΖΛΔΚΣΡΗΚΟ CO2 Αθεηπιν-CoA ΓΛΤΟΞΤΛΗΚΟ (Μειηθή ζπλζάζε)

53 Το άθποιζμα ηυν ανηιδπάζευν ηος κύκλος ηος γλςοξςλικού: 2Αθεηπιν-CoA + NAD + + 2H 2 O ειεθηξηθό +2CoA + NADH + 2H + Οη αληηδξάζεηο απηέο ζηα θπηά πξαγκαηνπνηνχληαη ζηα γιπνμπζψκαηα

54 Σν ειεθηξηθφ πνπ απειεπζεξψλεηαη πλδπαζκφο Κχθινπ θηηξηθνχ νμένο + Γιπθνλενγέλεζεο Τδαηάλζξαθεο Δπνκέλσο, νη νξγαληζκνί κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ ην αθεηπιν-coa σο πξφδξνκε έλσζε ηεο γιπθφδεο θαη άιισλ βηνκνξίσλ.

55 Α ΔΤΥΑΡΙΣΟΤΜΔ ΠΑΡΑ ΠΟΛΤ ΓΙΑ ΣΖΝ ΠΡΟΟΥΖ Α!!!!!

56