KREBSOV CIKEL Flashcards

1
Q

KALVINOV CIKEL

A

Naslednja stvar, kjer je fruktoza pomembna je Kalvinov cikel oz. nastanek fruktoze kot produkta fotosinteze. To
je ključna stvar za obstoj življenja na planetu (primarna produkcija). Kalvinov cikel je preoblikovan pentoza
fosfat metabolna pot in glikoliza  to je združeno v Kalvinovem ciklu.
Načeloma najprej na eno ribulozo-1,5-bifosfat vežemo en CO2. Je pa za razumevanje lažje, če začnemo s tremi
ribulozami-1,5-bifosfat. Dobili bomo 18C atomov, ki jih bomo na različne načine kombinirali med seboj.
1. Na 3x ribulozo-1,5-bifosfat vežemo 3x CO2. Ta vezava je vezana tudi tukaj na keto obliko ribuloze. Na
drugi ogljik zgoraj se veže CO2. Dobimo intermediat, ki ni zelo stabilen – hitro razpade na 3
fosfoglicerat (molekula s 3 C atomi – če smo imeli na začetku 18 C atomov, potem dobimo zdaj 6
molekul s tremi C atomi).
2. Naslednja stvar: iz 3-PG lahko z dodatkom ATP dobimo 1,3 bifosfoglicerat (ista stvar kot pri glikolizi, le,
da je obrnjeno).
3. Če dodamo redukcijsko moč, dobimo gliceraldehid-3-P (tudi to je podobno kar se uporablja pri
glikolizi, z eno majhno spremembo: namesto NAD+ [glikoliza] se uporablja NADP+ (imata pa isti redoks
potencial.
4. gliceraldehid-3-P lahko izomeriziramo z izomerazo (isto kot pri glikolizi, le v obratno smer.
To je bil del, kjer imamo elemente glikolize. Nadaljujemo s pentoza fosfat metabolno potjo, da pridemo okrog
cikla. J

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

PREGLED IN OPIS TCA CIKLA

A

Ključni intermediati: acetil-CoA, alfaketoglutarat, sukcinil-CoA in oksaloacetat

V TCA se dogaja ogromno oksidacij 🡪 ključni del metabolizma, kjer jemljemo elektrone in jih dajemo na membrano, kjer se transformira v ATP preko protonskega gradienta.

Imamo obilje karboksilnih skupin, zato citronski cikel (nahaja se citrat); cikel 3 karboksih kislin (3 karboksilne skupine) ali Krebsov cikel (prvi, ki ga je opisal)

Kar pride v cikel, ga načeloma tudi zapusti (2C vnesemo in 2C izgubimo). Izgubljamo ogljik (načeloma ne želimo). Obstajajo bypassi, da se ogljik izgublja.
Če hočemo vršit sintezo potrebujem enegijo – znotraj TCA dobimo največ energije v metabolizmu

Overview TCA:
- ALFA-DEKARBOKSILACIJA,
- KONDENZACIJA (podobna Claisnovi – srečamo kasneje pri metabolizmu in sintezi)
- DEHIDRACIJA IN REHIDRACIJA: vzamem vodo in jo pononvo dodamo, lahko spreminjamo pozicijo/izomerijo elementov 🡪 pridemo iz citrata v izocitrat
- OKSIDACIJA IN ß-DEKARBOKSILACIJA: zgubimo enega od C-atomov, ki smo ga dodali v Krebsov cikel
- Z dekarboksilacijo se izgubljajo C-atomi: alfa in beta-dekarboksilacije (vse skupaj imamo 3 od stopnje piruvata do oksaloacetata)
- OKSIDACIJE, ki so temelj cikla (glukoza fosfat pot): potrebujemo oksidante (NAD+ in FAD)
- SUBSTRATNA FOSFORILACIJA: anorganski fosfat dodam v zameno jemljem v GTP (edina stopnja, ki nam to omogoča, drugje dobivamo ATP). GTP je pomemben pri sintezi proteinov (tam je glavna energijska molekula)
- HIDRACIJE NENASIČENIH SPOJIN
- Zaključimo z OKSIDACIJO Z NAD+

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

REKACIJE KARBOKSILNIH SKUPIN

A

TVORBA SOLI
ESTERIFIKACIJA
AMIDIFIKACIJA
REDUKCIJA
DEKARBOKSILACIJE

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

OPIŠI ALFA DEKARBOKSILACIJO

A

Nujno potrebjemo kofaktor vit B1 (tiamin difosfat – uprabljamo za zahtevne reakcije)
- Iz piruvata odstranimo karboksilno skupino (če bi samo »padla dol«, bi vsi elektroni končali na ogljiku, postal bi karboanion 🡪 zelo nestabilno, COOH bi se ponovno vezala)
- Molekulo stabiliziramo tako, da jo začasno vežemo na vitamin B1 (kofaktor)
- Vitamin B1 se regenerira v prvi stopnji tako, da ga izbijemo iz kompleksa z lipatom. Lipoat prepreči nastanek zelo stabilnega acetata.
- Dobimo TIOESTERSKO povezavo z acetilom
- Acetil vežemo na CoA (da ne dobimo acetata), CoA izbijemo lipično kislino
- Dobimo enega izmed ključnih intermediatov acetil-CoA
- Dobimo nekaj kar gre v krebsov cikel in še nekaj kar zaustavi dogajanje (lipoična kislina)
- Potrebna regeneracija lipoične kisline: reoksidacija nazaj v lipoat v dveh korakih
- Najprej potrebujemo FAD ki se reducira v FADH2 (problematičen saj ostane močno vezan v encimu, cikla nebi morali nadaljevati).
- Potrebujemo še en oksidant NAD+, da oksidiramo FADH2 nazaj v FAD 🡪 ta omogoči oksidacijo lipoične kisline

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

MEHANIZEM CITRAT SINTAZE

A
  • Aktiviramo acetil-CoA (iz ketona naredimo enol) 🡪 ključna točka vstopa v krebsov cikel
  • Takoj ko imamo enol imam možnost 2 različnih nukleofilov (alpoksioskid? Ali karbonilni anion)
  • Karbonilni anion enola S-acetil-CoA napade karbonil oksaloacetata
  • Dobimo molekulo, kjer združimo 2 vezi (združevanje vezi med C atomi), dobimo aldol (alkohol + karboksilna skupina)
  • Ključna molekula za nastanek tega je bila S-CoA, ki je ne potrebujemo več in izpade ven

Aldonla kondenzacija omogoča združevanje 2 molekul in dobimo aldol (aldehid in alkohol)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

MEHANIZEM AKONITAT HIDRATAZE

A

Oksaloacetat se poveže z 2C (2C atoma moramo zgubit da pridemo ponovno do oksaloacetata). Postopoma odstranjujemo ogljik. Prvi ogljik odtsranimo relativno lahko, drugega pa z alfa-dekarboksilacijo

Mehanizem delovanja
- Če hočemo ostranjujemo CO2 (oksidirat molekulo in pridobivat redoks ekvivalente), moramo najprej narediti izomerizacijo
- Izomerizacija: citrat v isocitrat (isti elementi ampak različno razporejeni 🡪 prenašamo en vodik)
- Dehidracijo in rehidracijo delamo preko OH skupin
- Potrebujemo kofaktor železo-žveplov klaster (rabimo sintetizirat), če nimamo izomeracija ne poteče.
- Dehidracija: poberemo vodo, nastane dvojna vez in dobimo nenansičeno spojino akonitat.
- Akonitat odcepimo od Fe-S klastra na enem mestu in ga potem ponovno vežemo na klaster na drugo mesto
- Z regeneracijo kofaktorja pride do prenosa vodika iz enega na drugi ogljik

Omogoča, da v nadaljevanju naredimo dekabroksilacijo. Znebiti se moramo ogljika v obliki CO2.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

MEHANIZEM IZOCITRAT DEHIDROGENAZE

A

Oksidacija, beta-dekarboksilacija in enolna tavtomerizacija

Mehanizem delovanja:
- Oksidiramo OH skupino z NAD+ (pobere H- hidridni anion in 2 elektrona hkrati)
- Imamo izocitrat, oksidiramo OH skupino z alkoholom (karboskilne kisline ne moremo več reducirat, lahko jo samo oksidiramo)
- Dobimo keton, določamo pozicije C atomov glede na karbonilno skupino – imamo 3 možnosti
- Alfa-C je maloverjetno da izgubimo (zahteven za izgubit); Beta-atom (lahko vršimo beta-dekarboksilacijo) in beta-ogljik z druge strani (kisik je predaleč za stabilizacijo elektronov)
- Če želimo izgubiti C-atom mora odpasti sredinska molekula v obliki CO2
- Dobimo enol (ni najbolj stabilna oblika) potrebna tavtomerizacija
- Dobimo alfa-ketoglutarat (3) 🡪 eden od 12 ključnih intermediatov.

Kje so možnosi za dekarboskilacijo?
Na alfa-ketoglutaratu nimam več pozicije, kjer bi lahko odlagal elektrone ko CO2 dekarboksiliramo.

Imamo 2 možnosti: odstranimo COOH na eni ali drugi strani.

Pričakujemo COOH pri alfa poziciji, saj smo bližje kisiku, kjer lahko stabiliziramo elektrone.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

MEHANIZEM ALFA- KETOGLUTARAT DEHIDROGENAZE

A

Isto kot pri piruvatu, samo da imamo 1c atom več 🡪 rabimo bolj speciifčen encim
- Uporabimo vitamin B1, vežemo na alfa-ketoglutarat.
- Prišlo bo do cepitve CO2.
- Kompleks ki je vezan na vitamin B1 izbijemo z lipoatom.
- Lipoat reoksidiramo z FAD.
- Ta se tako močno veže na kompleks da ga izbijemo z NAD+.
- Dobimo sukcinil-CoA

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

MEHANIZEM SUKCINIL COA SINTETAZE

A
  • Iz encima moramo izbiti sukcini-CoA
  • Naredimo z anorganskim fosfatom, ki se veže na karbonil, odide šibkejšiu nu (tisti ki je vezan na žveplo) 🡪 izbijemo ven S-CoA
  • Fosfat imamo vezano na sukcinil, fosfata načeloma ne rabimo (ga spremenimo v nt/ATP)
  • V aktivnem mestu encima nukleofilno napademo fosfat s histidinom in ga začasno vežemo na histidin
  • Vmes se iz encima sprosti sukcinil
  • Vnese se GDP, ta izbije fosfat iz aktivnega mesta v encimu
  • SUM: Dobimo GTP, koencim se regenerira in izgubimo CoA
  • GTP pridelamo s pomočjo anorganskega fosfata 🡪 substratna fosforilacija (omogoča gradnjo/asimilacijo fosfata na organski nivo).
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

MEHANIZEM SUKCINAT DEHIDROGENAZE

A

Iz sukcinata moramo narediti oksaloacetat (rabimo še par reakcij)

  • Sukcinat oksidiramo do fumarata
  • Za oksidacijo rabimo močnejši oksidant - FAD (NAD+ JE prešibek, vidimo iz redoks potencialov)
  • Ko oksidiramo molekulo sukcinata, z redoks prenašalcem odtrgam vodik z obema elektronoma 🡪 dobimo FADH2
  • Prenesemo 2 elektrona hkrati: enega direktno odtrgamo, drugega pa dobimo iz raztopine

Zakaj je FAD pomemben?
Lahko prenaša 2 elektrona naenkrat (dobimo reducirano oblika FADH2) ALI pa prenaša samo en elektron 🡪 lahko sodeluje v reakcijah z prostimi redikali

NAD+ lahko prenese samo 2 elektrona nanekrat.
S pomočjo enega elektrona lahko zakrpamo nesparjene orbitale in na koncu dobimo reducirano obliko.

Biosintetska selektivnost, katerega od redoks ekvivalentov lahko uporabimo – določeni encimi za FAD, drugi za NAD+ (odvinso tudi od velikosti)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

HIDRATACIJA FUMARATA IN OKSIDACIJA DO OKSALOACETATA

A
  • V naslednji fazi dodamo vodo (predhodno aktiviramo) in nukleofilno napademo dvojno vez.
  • Pride do nastanka karboaniona, ki pobere H iz okolice.
  • Iz fumarata dobimo malat (iz nenasičene dobimo nasičeno spojino)
  • Ko imamo enkrat malat, OH skupino oksidiramo in naredimo keton (mesto kamor se veže acetil-CoA)
  • Dobimo oksaloacteat

TCA: dobimo veliko redukcijskih ekvivalentov (lahko konvertiramov ATP ali pa uporabimo drugje)
Za sintezo proteinov rabi GTP

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

OPIŠI REVERZNI TCA CIKEL

A

Uprabljajo določene bakterije (fotosintetski organizmi)
- Bakterije vrtijo krebsov cikel v nasprotni smeri (večino lahko tečejo v nasprotno smer, nekaterer rabijo vložek energije)
- Vlagamo energijo nazaj (NADH, NHDH2ATP namesto GTP)
- Fotosintetski MO ne rabijo Calvinovega cikla, ampak samo jemljejo CO2 in občasno kakšen močnejši reducetn (ferodoksin namesto NADH

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

OPIŠI GLUTAMINOLIZO

A

V cikel ni nujno da pride CoA ampak lahko v cikle vstopamo tudi drugje
- Če imamo veliko glutamina, lahko dobimo glutamat in nato alfa keto glutarat
- Ko imam alfa-ketoglutarat lahko peljemo v sintezo (malat/oksaloacetat ali piruvat)

seglutamin porabi za pridobivanje energije–> z glutaminolizo se pretvori v glutamat in amonijak, nato se z glutamat dehidrogenazo pretvori v alfa ketoglutarat kateri vstopa nato v TCA CIKEL

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

OPIŠI ALTERNATIVNI TCA CIKEL

A

toje ekvivalent glioksilatnega cikla.
Namesto acoa lahko vstopa tudi kaj drugega npr. propionat oz. propionil-CoA (imamo en C atom več)
Dobimo metilcitrat, metil cis akonitat, metilisocitrat (metil dodan)
V nadaljevanju ne jemljemo 1C, ampak vzamemo cel piruvat
Pomaga organizmov, če imajo npr veliko propionata v okolju 🡪 kako pridobivat intermediate in energijo
pri beta oksidaciji MK nastaja acetil coa, a hoče organizem varčevat s c atomi oin zato naredi pri izocitratu bypass-_> izocitrat liaza–> glioksilat–> malatsintaza–> malat–> oksalacetat. tako se izogne dekarboksilaciji

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

MODIFIKACIJA KREBSOVEGA CIKLA V OBLIKI GLIOKSILATNEGA CIKLA

A

Izgubljamo CO2
- Če imamo organizem raste na lipidih: z beta-oksidacijo dobi ogromno acetil-CoA
- Če hoče na acetil-CoA rastit je problem: 2 damo v krebsov, 2 zgubi iz CO2 (problem ker ne moremo nič sintetizirat)
- Če preskočimo in gremo direktno iz izocitrata v sukcinat.
- Glioksilat (2C) ne more vstopit v krebsov cikel, dokler se ne povže še z 2 atoma
- Ker imamo acetil coa veliko, ga uporabimo za sklopitev glioklsilatom dobimo malat.
- Jemljemo intermediate ven, vendar ne zgubim C atoma

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

ATP EKVIVALENTI

A

DODAJ, NE VEM IZ KOT NAJ SE UČIM

17
Q

KAKO PRIDEJO DO OKSALACETATA, SUKCINIL COA IN ALFA KETOGLUTARATA ORGANIZMI KI NIMAJO KREBSOVEGA CIKLA- VERY INPORTANT

A

Primer za sukcinil-Coa: metabolizem propionata- Nekateri mikroorganizmi, kot so nekatere bakterije in arheje, lahko presnavljajo propionat in proizvajajo sukcinil-CoA. Ta pot je še posebej pomembna v anaerobnih okoljih. Pretvorba propionata v sukcinil-CoA poteka z vrsto encimskih reakcij. Na tej poti se propionat karboksilira v metilmalonil-CoA, ki se nato izomerizira in pretvori v sukcinil-CoA.
· Metabolizem aminokislin: Pri katabolizmu določenih aminokislin lahko nastaja tudi sukcinil-CoA. Na primer, pri razgradnji aminokisline metionin nastane sukcinil-CoA kot vmesni produkt. To je lahko alternativni vir sukcinil-CoA v organizmih, ki nimajo popolnega cikla Krebsa.
· Fermentacija: V nekaterih anaerobnih pogojih, na primer pri nekaterih vrstah bakterij, lahko med fermentacijo nastaja sukcinil-CoA. Specifična pot se lahko razlikuje, vendar lahko vključuje pretvorbo različnih organskih spojin v sukcinil-CoA s fosforilacijo na ravni substrata.
Primer za oksalacetat:
· Karboksilaza fosfoenolpirovata (PEP): Karboksilaza PEP je encim, ki pretvarja fosfoenolpirovat (PEP) v oksaloacetat. Nekatere rastline, zlasti na poti fotosinteze s kranjsko kislino (CAM), uporabljajo karboksilazo PEP za proizvodnjo oksaloacetata kot predhodnika za Calvinov cikel in druge presnovne procese. Mi to omenjali pri cepitvi vezi PEP med P in O.
· Oksaloacetat je bistven vmesni produkt v glukoneogenezi, v kateri organizmi sintetizirajo glukozo iz prekurzorjev, ki niso ogljikovi hidrati. Glukoneogeneza vključuje pretvorbo različnih substratov, vključno s piruvatom in nekaterimi aminokislinami, v oksaloacetat. Ta pot je še posebej pomembna pri organizmih, ki morajo proizvajati glukozo za energetske ali strukturne namene.
· Reakcija malat dehidrogenaze: Reakcija malat dehidrogenaze: V nekaterih presnovnih okoliščinah lahko malat dehidrogenaza pretvori malat v oksaloacetat. Ta reakcija lahko pomaga regenerirati oksaloacetat za različne biosintezne poti.
· Glioksilatni cikel + glutaminoliza ( glutamin→ glutamat→alfa keto glutarat → malat→ oksalacetat)

Primer za alfa keto glutarat:
· Reakcija glutamat dehidrogenaze (GDH): V nekaterih organizmih lahko encim glutamat dehidrogenaza katalizira pretvorbo glutamata v alfa-ketoglutarat. Ta reakcija je ključni korak pri asimilaciji amonijaka in presnovi aminokislin. Iz glutamata neposredno nastane alfa-ketoglutarat.
· Reakcija aminizacije glutamat dehidrogenaze (GDH): Nekateri mikroorganizmi, zlasti v okviru presnove dušika, uporabljajo GDH ne le za dehidrogenacijo alfa-ketoglutarata v glutamat, temveč tudi za obratno reakcijo. Ta reakcija aminizacije pretvori glutamat nazaj v alfa-ketoglutarat in je del cikla, znanega kot glutamatno-glutaminski cikel.
· Glutamatne transaminaze: Encimi transaminaze lahko s transaminacijskimi reakcijami pretvorijo druge aminokisline v alfa-ketoglutarat.Na primer aminokislina alanin se lahko transaminira v piruvat, alfa-ketoglutarat pa se pri tem pretvori v glutamat.Nato se lahko nastali glutamat pretvori nazaj v alfa-ketoglutarat, tako da se ti metaboliti izmenjujejo.Pot biosinteze lizina: V nekaterih mikroorganizmih se alfa-ketoglutarat uporablja pri biosintezi aminokislin, vključno z lizinom. Encimske reakcije v poti biosinteze lizina lahko vključujejo nastanek alfa-ketoglutarata kot vmesnega produkta.

18
Q

KAJ SO ROTAMERI

A

Rotameri so vrsta stereoizomerov. To so molekule, ki imajo enako kemijsko strukturo, vendar se razlikujejo v rotaciji določenih skupin okoli ene vezi.

19
Q

KAJ SO MEZO SPOJINE

A

dva enantiomera predstavljata eno samo spojino (imajo ravnino simetrije)

20
Q

KAJ SO RACEMIČNE MEŠANICE

A

Rakemična zmes ali racemat je mešanica dveh enantiomerov v razmerju 50:50, ki sta zrcalno podobna izomera. Je optično neaktivna, kar pomeni, da ne vrti ravninsko polarizirane svetlobe. Racemične zmesi nastanejo, kadar sta prisotni enaki količini levo- in desnosmerne oblike kiralne molekule, ki medsebojno izničita svojo optično aktivnost

21
Q

KAJ JE OPTIČNA AKTIVNOST

A

Optična aktivnost se nanaša na sposobnost snovi, pogosto kiralne molekule, da zavrti ravnino polarizirane svetlobe. Do tega vrtenja pride zaradi asimetrije ali kiralnosti molekule. Kiralne molekule lahko vrtijo polarizirano svetlobo v smeri urinega kazalca (dekstrorota) ali v nasprotni smeri urinega kazalca (levorota), odvisno od njihove specifične strukture, in ta lastnost se uporablja za razlikovanje enantiomerov.

22
Q

OPIŠI R IN S KONFIGURACIJO, TER PROR IN PRO S PROKIRALNOST, IN ŠE SI IN RE MESTO

A
  • S,R KONFIGURACIJA Konfiguraciji S in R se uporabljata za opis prostorske razporeditve atomov okoli kiralnega ogljikovega atoma v molekuli.
    ® Konfiguracija S (sinister) ustreza razporeditvi substituentov v nasprotni smeri urinega kazalca.
    ® Konfiguracija R (rectus) ustreza razporeditvi substituentov v smeri urnega kazalca.
  • PRO-R, PRO-S PROKIRALNOST Pro-R: To pomeni stran prokiralne molekule, na kateri bi bila nova substituentka nameščena na način, ki je analogen konfiguraciji R.
  • Pro-S: To se nanaša na površino prokiralne molekule, na kateri bi bila nova substituentka nameščena na način, ki je podoben konfiguraciji S.
  • Si, Re mesto Si (stereoizomerija): Označuje stran molekule, na kateri se v reakciji ali procesu ohrani stereokemija.
  • Re (Retencija): Označuje stran molekule, na kateri se stereokemija v reakciji obrne ali preobrne.