بیوشیمی

وب سایتی برای علاقه مندان علوم زیستی
چرخه کربس
16 مارس 10

محقق : مرتضی سعیدی-علوم آزمایشگاهی

چرخه کربس:

قندها در داخل بدن طی واکنشهایی به انرژی و مواد دیگر تبدیل می‌شوند. چرخه کربس یکی از مراحل تخریب قندها است که طی آن پیرووات حاصل از گلیکولیز به انرژی تبدیل می‌شود. پیرووات طی یک سری واکنشهای منظم اکسید شده به استیل تبدیل می‌شود. استیل حاصل با کوآنزیم A ترکیب شده استیل کوآنزیم A را می‌سازد که در ماتریکس میتوکندری به ترکیبات ساده‌تر مبدل می‌گردد.
کربس در سال 1910 مشخص کرد که مکانیسم تبدیل پیرووات به ترکیبات ساده تر طی یک سری واکنشهای چرخه ای صورت می گیرد. کربس این چرخه را چرخه تری کربوکسیلیک اسید (TCA) یا چرخه اسید سیتریک نامید.

در طی چرخه کربس چهار مرحله اکسایش انجام می‌گیرد که منجر به خروج دو مولکول CO2 از باقیمانده پیکر قند ، یعنی استیل کوآنزیم A و آزاد شدن مثبت اتم هیدروژن و بالاخره تشکیل مجدد اسید اگزالواستیک می‌گردد و این چرخه هشت مرحله دارد که عبارتند از:

1- تولید سیترات:

چرخه اسیدسیتریک با ترکیب واحد چهارکربنی اگزالو استات و و احد دو کربنی گروه استیل از استیلCoA شروع می شود. اگزالواستات با استیل CoA و آب واکنش میدهد تا سیترات و CoA تولید شود.

2- تولید ایزوسیترات از طریق سیس-اکونیتات:

گروه هیدروکسیل نوع سوم مکان مناسبی در مولکول سترات، برای دکربوکسیله شدن اکسایشی مرحله بعد، ندارد. بنابراین سیترات به ایزوسیترات ایزومره میشود تا این واحد شش کربنی بتواند متحمل دکربوکسیله شدن اکسایشی در مرحله بعد گردد. ایزومریزاسیون سیترات با یک مرحله آبگیری و به دنبال آن یک مرحله آبدهی انجام میشود. نتیجه آن جابجایی یک اتم هیدروژن و یک گروه هیدروکسیل است. آنزیمی که هر دو مرحله را کاتالیز میکند، آکونیتاز[1] نامیده میشود زیرا سیس-آکونیتات مولکولی حدواسط است.

3- اکسیداسیون ایزوسیترات به α- کتوگلوتارات وCO2 :

اکنون ما به اولین واکنش از چهار واکنش اکسایش-احیا در چرخه اسیدسیتریک میرسیم. دکربوکسیله شدن اکسایشی ایزوسیترات بوسیله ایزوسیترات دهیدروژناز[2] کاتالیز میشود.

Isocitrate + NAD+                    α-ketoglutarate + Co2 +NADH

ماده حدواسط در این واکنش اگزالوسوکسینات است که یک بتاکتواسید ناپایدار می باشد. در صورت اتصال به آنزیم CO2  خود را از دست میدهد تا α- کتوگلوتارات تشکیل شود.

4- اکسیداسیون α- کتوگلوتارات به سوکسینیل CoA و :CO2

تبدیل ایزوسیترات به α- کتوگلوتارات با یک واکنش دکربوکسیله شدن اکسایشی دیگر دنبال میشود و سوکسینیل CoA از α- کتوگلوتارات بوجود می آید.

5- تبدیل سوکسینیل CoA به سوکسینات:

تبدیل سوکسینیل کوآنزیم A به سوکسینات بوسیله آنزیم سوکسیینیل کوآنزیمA کاتالیز میشود. اهمیت این واکنش در ایجاد ترکیب پرانرژی در شکل GTP است. پیوند تیواستر موجود در سوکسینیل کوآنزیمA بر اثر آبکافت با آزادسازی کوآنزیمA مقدار انرژی آزاد میکند که برای سنتز GTP مورد استفاده قرار میگیرد.GTP سریعا فسفات خود را به ADP میدهد و ATP میسازد.

6- اکسیداسیون سوکسینات به فومارات:

در این مرحله سوکسینات حاصل تحت تاثیر کوآنزیم FAD دو پروتون از دست میدهد و به فومارات تبدیل میشود آنزیم سوکسینات دهیدروژناز واکنش را کاتالیز میکند.

7- هیدراتاسیون فومارات به مالات:

هیدراتاسیون قابل برگشت فومارات به L-مالات توسط فوماراز (فومارات هیدراتاز) کاتالیز میگردد. فوماراز (fumarase) اضافه شدن فضا-ویژه ی یک اتم هیدروژن و یک گروه هیدروکسیل را به صورت ترانس کاتالیز میکند. گروه هیدروکسیل تنها به یک پیوند دوگانه فومارات اضافه میشود و بنابراین فقط ایزومر نوع L مالات تشکیل میشود.

8- اکسیداسیون مالات به اگزالواستات:

در آخرین واکنش چرخه اسیدسیتریک مالات دهیدروژناز وابسته به NAD، اکسیداسیون Lمالات به اگزالواستات را کاتالیز مینماید و پذیرنده هیدروژن نیز NAD+ است.


[1] . aconitase

[2] . isocirrate dehydrogenase

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>