SIKLUS KREBS ILLUSTRATIONS

Siklus Krebs - memanfaatkan energi kimia untuk respirasi sel

Apa itu siklus asam sitrat, asam trikarboksilat (TCA), atau Krebs?

The asam trikarboksilat (TCA) siklus, juga dikenal sebagai Krebs atau siklus asam sitrat, adalah sumber utama energi untuk sel dan merupakan bagian penting dari respirasi aerobik. 

• Siklus memanfaatkan energi kimia yang tersedia dari asetil koenzim A (asetil KoA) menjadi kekuatan pereduksi nikotinamid adenin dinukleotida (NADH).
• Siklus TCA adalah bagian dari metabolisme glukosa yang lebih besar di mana glukosa dioksidasi menjadi piruvat, yang kemudian dioksidasi dan memasuki siklus TCA sebagai asetil-KoA.
• Setengah dari zat antara yang menjadi dasar siklus juga merupakan asal dari jalur yang mengarah ke senyawa penting seperti asam lemak, asam amino, atau porfirin. 
• Jika salah satu dari perantara ini dialihkan, integritas siklus terputus dan siklus tidak lagi berfungsi. 
• Produksi energi esensial hanya dapat dilanjutkan jika zat antara yang dialihkan atau zat antara berikutnya yang mengarah ke oksaloasetat dapat diisi kembali dengan reaksi anaplerotik (pengisian ulang).

Hal yang konsep pada pembelajaran ini pahami beberapa hal

• Diagram siklus Krebs penuh
• Apa itu piruvat?
• Langkah-langkah
• Sejarah siklus Krebs
• Animasi dilihat dari berbagai Web
• Siklus TCA dalam penelitian
• Di mana siklus Krebs terjadi?
• Enzim kunci
• Produk siklus Krebs
• Aplikasi

Siklus TCA biasanya dijelaskan dimulai dengan asetil-KoA (posisi teratas). Ikuti diagram searah jarum jam ke arah panah.

Intermediet siklus Krebs

Intermediet ini diberi nomor pada diagram di bawah ini.

1. Garam sitrat
2. Mengasingkan diri
3. Oxoglutarate
4. Succinyl-CoA
5. Succinate
6. Fumarate
7. Malate
8. Oksaloasetat (asam oksaloasetat)

Langkah siklus Krebs

1. Siklus TCA dimulai dengan reaksi penambahan aldol enzimatik dari asetil CoA menjadi oksaloasetat, membentuk sitrat.
2. Sitrat diisomerkan dengan urutan dehidrasi-hidrasi untuk menghasilkan (2R, 3S) -isocitrate.
3. Oksidasi dan dekarboksilasi enzimatik selanjutnya menghasilkan 2-ketoglutarat.
4. Setelah dekarboksilasi dan oksidasi enzimatik lainnya, 2-ketoglutarat diubah menjadi suksinil-KoA.
5. Hidrolisis metabolit menjadi suksinat ini digabungkan dengan fosforilasi guanosin difosfat (PDB) menjadi guanosin trifosfat (GTP).
6. Desaturasi enzimatik oleh flavin adenine dinucleotide (FAD) -dependen suksinat dehidrogenase menghasilkan fumarate.
7. Setelah hidrasi stereospesifik, fumarat dikatalisis oleh fumarase ditransformasikan menjadi L-malat.
8. Langkah terakhir oksidasi N-coupled dari L-malat menjadi oksaloasetat dikatalisis oleh malat dehidrogenase dan menutup siklus.

Di mana hidrogen dalam 4 (NADH+H+) dan UQH 2 berasal?


Daya pereduksi pada tahap ini sebagian besar dilestarikan sebagai NADH dan ubiquinol (UQH 2 ) dalam membran bagian dalam mitokondria sebelum serangkaian reaksi oksidasi yang berakhir dengan air.

• Oksidasi ini mendorong translokasi proton dari matriks ke ruang antarmembran. Ini mengarah ke gradien potensial (pompa proton) yang mendorong retro-lokasi proton ke matriks dan dengan demikian mengaktifkan ATP sintase, yang mengkatalisasi pembentukan ATP.

Di mana siklus Krebs terjadi?

• Siklus TCA pertama kali diamati pada jaringan otot merpati. dan ternyata terjadi di semua sel eukariotik dan prokariotik. 
• Pada eukariota, ini terjadi pada matriks mitokondria. 
• Pada prokariota, ini terjadi di sitosol.

Produk siklus Krebs


Sebelum siklus Krebs dimulai, molekul glukosa harus dikonversi menjadi asetil-KoA.

• Proses ini menghasilkan 2 molekul asetil-KoA untuk dimasukkan ke dalam siklus. 
• Dengan demikian, siklus menghasilkan dua kali per glukosa asli, menghasilkan dua kali lipat produk yang ditunjukkan di bawah ini.

Satu siklus TCA menghasilkan 7 produk dalam sekali perputaran OK

1. 1 ATP
2. 3 NADH
3. 1 FADH 2 , yang dikonversi menjadi UQH 2 dengan adanya koenzim Q (ubiquinone)
4. 2 CO 2 (karbon dioksida)

Apa itu piruvat?

• Piruvat adalah molekul biologis dan produk metabolisme glukosa yang bereaksi dengan adenosin trifosfat dan karbon dioksida, mengubahnya menjadi asetil-KoA dan adenosin difosfat (ADP) pada awal siklus TCA.
• Ini sering dimasukkan dalam langkah pengantar atau pendahuluan siklus
• Piruvat biasanya berasal dari produk glikolisis asam piruvat, yang dengan cepat berdisosiasi dalam kebanyakan sistem alami, meninggalkan piruvat.

Piruvat memainkan peran penting dalam banyak biotransformasi,


Sejarah siklus Krebs


Penemuan ahli kimia Jerman Hans Adolf Krebs tentang siklus ini pada tahun 1937 menandai tonggak sejarah dalam biokimia. Krebs menerima Hadiah Nobel untuk Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 1953 untuk kontribusi ini untuk studi metabolisme perantara dalam pemecahan oksidatif karbohidrat. Krebs dan rekan penulisnya William Arthur Johnson menerbitkan temuan mereka "Peran asam sitrat dalam metabolisme antara dalam jaringan hewan" di Enzymologia setelah ditolak oleh Nature . Publikasi asli itu diikuti oleh lebih banyak lagi.


Siklus TCA dalam penelitian


Siklus TCA adalah minat khusus untuk para peneliti di bidang metabolisme . Dengan mempelajari tingkat, produk sampingan, aktivitas enzimatik, dan kualitas lain dari proses metabolisme, peneliti dapat menarik kesimpulan tentang penyakit dan menyelidiki kemanjuran terapi.


Enzim siklus TCA kunci

• Malic dehydrogenase
• α-Ketoglutarate dehydrogenase
• Sitrat sintase
• Fumarase
• Aconitase

Aplikasi siklus TCA


Aplikasi metabolisme yang berhubungan dengan TCA ini umumnya dipelajari dengan menggunakan senyawa berlabel isotop stabil dan spektrometri massa:
Metabolisme yang berhubungan dengan TCA misalnya

• Metabolisme Lipid
• Metabolisme Asam Amino
• Metabolisme Protein (Pergantian)
• Metabolisme Glukosa
• Pengeluaran Energi
• Metabolomik

• Metabolit dan enzim TCA untuk menentukan proses metabolisme serta senyawa yang ditandai dengan isotop stabil yang dapat membantu dalam mengukur tingkat metabolisme seluruh tubuh atau metabolisme glukosa.
•  Senyawa yang diperkaya isotop stabil secara metabolik mirip dengan homolog alami, menjadikannya aman untuk digunakan sebagai pelacak.

Lihat tabel bahan di bawah ini untuk mengeksplorasi produk-produk khusus untuk penelitian siklus TCA, termasuk kit Siklus Kreb kami yang mencakup semua 10 komponen untuk memantau jalur ini.

Dalam Laboratorium material ini bisa didapatkan dan bisa dibeli dengan sebutan

Asetil-1,2-13 13 C 2 koenzim A garam lithium 99 atom% 13 C, 95% (CP) 13 C 2 C 21 H 38 N 7 O 17 P 3 S · xLi + Asetil koenzim A garam litium ≥93% (HPLC) C 23 H 38 N 7 O 17 P 3 S · xLi + Asetil koenzim Garam natrium ≥93% (HPLC), bubuk C 23 H 38 N 7 O 17 P 3 S cis -Aconitic acid ≥98% C 6 H 6 O 6 Adenosine 5′-diphosphate sodium salt bacterial, ≥95% (HPLC) C 10 H 15 N 5 O 10 P 2 Garam adenosin 5′-trifosfat disodium hidrat derajat I, ≥99%, dari mikroba C 10 H 14 N 5 Na 2 O 13 P 3 · xH 2 O Tingkat reagen asam monohidrat asam sitrat, ≥98% (GC / titrasi) C 6 H 8 O 7 · H 2 O Asam sitrat-1,5- 13 C 2 98 atom% 13 C 13 C 2 C 4 H 8 O 7 Asam sitrat-2,2,4,4-d 4 98 atom% D, 98% (CP) C 6 D 4 H 4 O 7 Asam sitrat-2,4- 13 C 2 99 atom% 13 C 13 C 2 C 4 H 8 O 7 Asam sitrat - 13 C 6 99 atom% 13 C, 97% (CP) 13 C 6 H 8 O 7 Coenzyme Kofaktor garam natrium hidrat untuk transfer asil C 21 H 36 N 7 O 16 P 3 S · xNa + · yH 2 O Coenzyme A trilithium salt ≥93% C 21 H 33 Li 3 N 7 O 16 P 3 S Asam fumarat BioReagent, cocok untuk kultur sel C 4 H 4 O 4 Asam fumarat-2,3-d 2 98 atom% D C 4 D 2 H 2 O 4 Asam fumarat-2,3- 13 C 2 99 atom% 13 C 13 C 2 C 2 H 4 O 4 Asam fumarat-d 4 98 atom% D C 4 D 4 O 4 Asam fumarat - 13 C 4 99 atom% 13 C, 99% (CP) 13 C 4 H 4 O 4 Fumarat asam- 13 C 4 , d 4 98 atom% D, 99 atom% 13 C 13 C 4 D 4 O 4 Garam Guanosine 5′-difosfat natrium Tipe I, ≥96% (HPLC) C 10 H 15 N 5 O 11 P 2 DL-Isocitric acid trisodium salt hydrate ≥93% C 6 H 5 Na 3 O 7 · xH 2 O 2-Ketoglutaric acid-d 6 98 atom% D, 99% (CP) C 5 D 6 O 5 α-Ketoglutaric acid 99.0-101.0% (T) C 5 H 6 O 5 Garam kalium asam α-Ketoglutarat ≥98% (enzimatik) C 5 H 5 KO 5 α-Ketoglutaric sodium salt, BioUltra C 5 H 5 NaO 5 DL-Malic acid-2- 13 C 99 atom% 13 C 13 CC 3 H 6 O 5 DL-Malic acid-2,3,3-d 3 98 atom% D, 98% (CP) C 4 D 3 H 3 O 5 L.- (-) - Asam malat ≥95% (titrasi) C 4 H 6 O 5 L-(-) - Garam disodium asam malat 95-100% (enzimatik) C 4 H 4 Na 2 O 5 β-Nicotinamide adenine dinucleotide, mengurangi garam natrium hidrat ≥97% (HPLC) C 21 H 27 N 7 Na 2 O 14 P 2 xH 2 O Asam oksaloasetat ≥97% (HPLC) C 4 H 4 O 5 (+) - Kalium D s - threo -isocitrate monobasa ≥98.0% (NT) C 6 H 7 KO 7 Sodium pyruvate ReagentPlus ® , ≥99% C 3 H 3 NaO 3 Sodium succinate dibasic hexahydrate ReagentPlus ® , ≥99% C 4 H 4 Na 2 O 4 · 6 H 2 O Asam suksinat-1,2- 13 C 2 99 atom% 13 C 13 C 2 C 2 H 6 O 4 Asam suksinat-1,4- 13 C 2 99 atom% 13 C 13 C 2 C 2 H 6 O 4 Asam suksinat-2,2,3,3-d 4 98 atom% D C 4 D 4 H 2 O 4 Asam suksinat-2,3- 13 C 2 99 atom% 13 C 13 C 2 C 2 H 6 O 4 Asam suksinat-d 6 98 atom% D C 4 D 6 O 4 Suksinil koenzim Garam natrium ≥85% C 25 H 40 N 7 O 19 P 3 S Perpustakaan Metabolit Siklus TCA
Top of Form Bottom of Form Top of Form Bottom of Form Top of Form Bottom of Form Top of Form Bottom of Form Top of Form Bottom of Form

Referensi

Krebs HA, Johnson WA. Peran asam sitrat dalam metabolisme antara dalam jaringan hewan. FEBS Lett. 1980; 117 Suppl: K1-10.

SIKLUS ASAM SITRAT- KREB

Siklus Kreb

memperoleh sebagian besar energinya dari Siklus Krebs, juga dikenal sebagai siklus TCA. Siklus Kreb adalah proses aerobik yang terdiri dari delapan langkah yang pasti. Untuk memasuki Piruvat Siklus Kreb, pertama-tama harus dikonversi menjadi Asetil-KoA oleh kompleks piruvat dehidrogenase yang ditemukan di mitokondria.

Pengantar

Di hadapan organisme oksigen mampu menggunakan Siklus Kreb. Alasan mengapa oksigen dibutuhkan adalah karena NADH dan [FADH ₂ ] yang diproduksi dalam Siklus Kreb dapat dioksidasi dalam rantai transpor elektron (ETC) sehingga mengisi kembali pasokan NAD ⁺ dan [FAD].

Langkah

Agar piruvat dari glikolisis memasuki Siklus Kreb, ia harus terlebih dahulu dikonversi menjadi asetil-KoA oleh kompleks piruvat dehidrogenase yang merupakan proses oksidatif di mana NADH dan CO ₂ terbentuk. Sumber lain dari asetil-KoA adalah beta oksidasi asam lemak.

1. Asetil-KoA memasuki Siklus Kreb ketika bergabung dengan oksaloasetat oleh sitrat sintase untuk menghasilkan sitrat. Proses ini membutuhkan input air. Oxaloacetate adalah metabolit akhir dari Siklus Kreb dan bergabung kembali untuk memulai siklus lagi, karena itu dinamai Siklus Kreb . Ini dikenal sebagai langkah yang berkomitmen
2. Sitrat kemudian diubah menjadi isocitrate oleh enzim aconitase. Ini dilakukan dengan menghilangkan dan menambahkan air untuk menghasilkan isomer.
3. Isocitrate diubah menjadi alpha-ketogluterate oleh isocitrate dehydrogenase. Produk sampingnya adalah NADH dan CO ₂ .
4. Apha-ketogluterate kemudian dikonversi menjadi succynl-CoA oleh alpha-ketogluterate dehydrogenase. NADH dan CO ₂ sekali lagi diproduksi.
5. Succynl-CoA kemudian dikonversi menjadi suksinat oleh succynl-CoA synthetase yang menghasilkan satu ATP per succynl-CoA.
6. Penutup suksinat menjadi fumerat melalui enzim suksinat dehidrogenase dan [FAD] direduksi menjadi [FADH ₂ ] yang merupakan kelompok prostetik dari suksinat dehidrogenase. Succinate dehydrogenase adalah bagian langsung dari ETC. Ia juga dikenal sebagai pembawa elektron II.
7. Fumerate kemudian dikonversi menjadi malat melalui hidrasi dengan menggunakan fumerase.
8. Malat diubah menjadi oksaloasetat oleh malat dehidrogenase yang produk sampingnya adalah NADH.

Referensi

1. Garrett, H., Reginald dan Charles Grisham. Biokimia. Boston: Twayne Publishers, 2008.
2. Raven, Peter. Biologi. Boston: Twayne Publish ers, 2005.

Masalah

1. Apa langkah komitmen dari siklus TCA?
2. Identifikasi langkah-langkah dekarboksilasi dalam siklus TCA.
3. Langkah mana yang secara langsung terkait dengan Rantai Transport Elektron dan apa nama pembawa elektron itu?
4. Mengapa [FAD] digunakan pada langkah # 6 daripada NAD ⁺ ? (Petunjuk: Apa hasilnya)
5. Berapa putaran putaran TCA diperlukan untuk menggunakan karbon dari asetil-KoA yang ditambahkan (Petunjuk: Ikuti karbon Asetil-KoA melalui siklus)

Kontributor

• Darik Benson, Undergraduate University California Davis