Metabolisme Karbohidrat (Siri 2)

Kreb cycle, Tricarboxylic Acid Cycle (TAC), Citric Acid Cycle (CAC).

Preview

Pada tahun 1937, Hans A. Krebs telah menemui kitar pengoksidaan pyruvic acid di dalam mitochondria.

Mengapa ia dipanggil TCA?
Citric Acid merupakan hasil perantara pertama dan banyak substan yang
mengandungi kumpulan 3-carboxyl (contoh: citric acid, isocitric acid,aconitic acid)bagi kitar ini, maka ia digelar Citric Acid Cycle.
Apa ciri khas TCA?Ianya bersifat amphibolic, maksudnya berperanan dalam kedua-dua katabolism dan anabolism. TCA juga mempunyai peranan tengah, iaitu, di antara [lipid catabolism, protein catabolism, glycolysis, oxidative phosphorylation] dengan [glucogenesis, Amino acid anabolism, lipogenesis].

Di mana TCA?Dalam eukaryote, glycolisis berlaku dalam cytosol, TCA pula berlaku dalam mitokondria.

Overview

Setelah pyruvate memasuki matriks mitokondria, ia ditukar kepada acetyl-CoA. Satu sistem enzim dikenali sebagai PDC atau 'pyruvate dehydrogenase complex' adalah bertanggungjawab untuk menukar pyruvate -> acetyl dan CO2. Secara keseluruhannya:

Pyruvate + NAD+ + CoASH -> Acetyl-CoA + NADH + CO2 + H+

Saiz PDC adalah sangat besar, lebih besar berbanding sebuah ribosome.

Di mana PDC?

(1) Bacteria: cytosol
(2) Eukaryote: matriks mitochodria
(3) Chloroplast

Enzim apa yang terlibat dalam PDC?

(1) PDH: pyruvate dehydrogenase
(2) Dihydrolipoyl transacetylase
(3) Dihydrolipoyl dehydrogenase
(4) Pyruvate dehydrogenase kinase
(5) Pyruvate dehydrogenase phosphotase

Turutan Citric Acid Cycle adalah seperti berikut:

1. Pyruvic acid (3-karbon) bergabung dengan coA (koenzimA)
2. Selepas bergabung, mereka dinyah -carboxyl (decarboxylated), iaitu, CO2. dibebaskan dengan kehadiran TPP (thiamine phosphate).-> bermakna sekarang sudah menjadi 2-karbon.
3. Hidrogen yang terhasil pergi kepada NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) lalu menurukannya kepada NADH2.
4. Kumpulan acetyl (2-karbon) dari Acetyl-coA dikondensasikan bersama oxaloacetic acid (yang berkarbon-4) -> membentuk citirc acid (berkarbon-6). Enzim: citrate synthetase

Citric Acid kepada Ketoglutaric Acid

1. Citric Acid kemudiannya ditukarkan kepada cisaconitic acid dan air. Enzim: aconitase
2. Cisaconitic acid ditukar kepada isocitric acid dengan satu molekul air. Enzim: aconitase
3. Isocitric Acid kemudian diturunkan oleh NAD kepada oxalosuccinic acid. Enzim: isocitric dehydrogenase
4. Decarboxylasi, membentuk a-ketoglutaric acid (5-karbon) dan CO2. Enzim: decarboxylase

Decarboxylasi Ketoglutaric Acid(bilangan menunjukkan karbon)

1. a-ketoglucaric acid (5) di-decarboxylasi dengan kehadiran coA, membentuk succinal CoA dan Succinic Acid (4) dengan pembebasan CO2.
2. 2 atom hidrogen turut terbentuk yang mana ia menurunkan NAD [Penerima hidrogen/elektron] kepada NADH. H+.

Penurunan Succinic Acid(fasa terakhir bagi Citric Acid Cycle)

4-carbon succinic acid diturunkan kepada fumaric acid (4). Enzim: succinic dehydrogenase. Proses ini menyebabkan terbebasnya sepasang atom H+ dibebaskan dan diterima oleh FAD (flavin adenine dinucleotide) menjadi FADH2.
Hidrasi Fumaric Acid kepada Malic Acid

1. Fumaric acid ditukar kepada malic acid (4) dan satu molekul air. Enzim: fumarase
2. Malic Acid diturunkan kepada oxaloacetic acid (4) dengan bantuan enzim: malic dehydrogenase
3. H+ yang terbebas menurunkan NAD kepada NADH.
4. Oxaloacetic acid berfungsi sebagai penerima cebisan acetyl (asalnya, acetyl CoA).
5. Hidrogen-hidrogen (5 pasang elektron) bergerak kepada penerima iaitu, koenzim dehydrogenase, menyebabkan penghasilan ATP. Ini melibatkan laluan yang dikenali sebagai cytochrome pathway.

Turutan mengikut enzim(6)

aconitase

isocitric dehydrogenase

decarboxylase

succinic dehydrogenase

fumarase

malic dehydrogenase

Stoikiometri Keseluruhan

Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O

-> 2CO2 + 3 NADH + FADH2 + GTP + 2H+ + CoA

Mungkin tertanya-tanya?

Apa beza FAD dengan NAD?FAD berbeza dengan NAD pada jumlah tenaga yang dihasilkan. NADH hasilkan 3 ATP. FADH2 hasilkan 2 ATP. FAD mempunyai kumpulan prosthetic (prosthetic group), kofaktor yang terikat bersama koenzim (succinate dehydrogenase )(complex II). FAD juga disifatkan sebagai redox cofactor.