Альфа кетоглутарат в цикле кребса

Представьте себе, что все белки, жиры и углеводы, которые мы получаем с приемом пищи, распадаются на маленькие пазлы, которые собираются вновь только в одном определенном участке нашего организма – митохондриях. Там же происходит сортировка и параллельное протекание реакций созидания и разрушения. Разберемся подробнее:

Что такое цикл Кребса

Цикл Кребса – это цепочка химических реакций, происходящих в митохондриях каждой клетки нашего тела, которая называется циклом потому, что продолжается непрерывно. Она же является и общим конечным путем окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые превращается в процессе распада большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива» или «субстратов окисления»: углеводов, жирных кислот и аминокислот.

Функции цикла Кребса:

• анаболическая (синтез новых органических веществ);
• энергетическая (питание организма)
• катаболическая (превращение некоторых веществ в катализаторы)
• транспортная (транспортировка водорода, участвующего в дыхании клеток).

Атомы водорода, высвобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях, доставляются в цепь переноса электронов при участии НАД- и ФАД- зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходит образование 12 высокоэнергетических фосфатных связей: синтез 12 молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной кислоты (АДФ).

Как работает цикл Кребса?

В организме аминокислоты, жирные кислоты и пируват образуют ацетил-КоА.

Когда ацетил-КоА попадает в митохондриальный матрикс, он связывается с молекулой оксалацетата и превращается в лимонную кислоту (цитрат). Цитрат, в свою очередь, под действием фермента аконитазы превращается в цис-аконитат, оставляя молекулу воды.

В свою очередь цис-аконитат превращается в изоцитрат под действием фермента изоцитратдегидрогеназы. Изоцитрат превращается в альфа-кетоглутарат под действием изоцитратдегидрогеназы.

Альфа-кетоглутарат превращается в сукцинил-КоА альфа-кетоглутаратдегидрогеназой и добавлением ацетил-КоА. Он подвергается сукцинату под действием сукцинат-тиокиназы. Сукцинатдегидрогеназа превращает его в фумарат. Фумарат превращается в L-малат через фумаразу. L-малат под действием фермента малатдегидрогеназы восстанавливает оксалацетат, который может снова вступать в реакцию с молекулой ацетил-КоА и повторять цикл.

Результатом этого цикла является образование CO2 и водорода, а также воды. Ионы на выходе из процесса участвуют в ресинтезе АТФ, что помогает организму восстановить еще один источник энергии – трифосфат аденозина.

Стадии цикла Кребса

Окисление ацетильного остатка происходит в несколько стадий, образующих циклический процесс из 8 основных этапов:

Реакции цикла Кребса по стадиям

Для облегчения запоминания ферментативных реакций цикла:

ЩУКа съела ацетат, получается цитрат

через цис-аконитат будет он изоцитрат

водороды отдав НАД, он теряет СО2

этому безмерно рад альфа-кетоглутарат

окисление грядёт: НАД похитит водород

В1 и липоат с коэнзимом А спешат,

отбирают СО2, а энергия едва

в сукциниле появилась сразу ГТФ родилась

и остался сукцинат. вот добрался он до ФАДа,

водороды тому надо водороды потеряв,

стал он просто фумарат. фумарат воды напился,

и в малат он превратился тут к малату НАД пришёл,

водороды приобрёл ЩУКа снова объявилась

и тихонько затаилась Караулить ацетат…

Источник

α-Кетоглутаровая кислота (2-оксоглутаровая кислота ) является одним из двух кетонов производных глутаровой кислоты. кислота . Термин «кетоглутаровая кислота», если он не уточняется, почти всегда относится к альфа-варианту. β-Кетоглутаровая кислота варьируется только положением кетонафункциональной группы и встречается гораздо реже.

Его анион , α-кетоглутарат , также называемый 2-оксоглутарат , является важным биологическим соединением. Это кетокислота , продуцируемая дезаминированием глутамата , и является промежуточным звеном в цикле Кребса .

Функции

Аланинтрансаминаза

Фермент аланинтрансаминаза превращает α-кетоглутарат и L-аланин в L-глутамат и пируват соответственно в качестве обратимого процесса.

Цикл Кребса

α-Кетоглутарат является ключевым промежуточным продуктом в цикле Кребса , идущим после изоцитрата и до сукцинил-КоА . Анаплеротические реакции могут восполнить цикл на этом этапе путем синтеза α-кетоглутарата путем трансаминирования глутамата или посредством действия глутаматдегидрогеназы на глутамат.

Образование аминокислот

Глютамин синтезируется из глутамата глутаминсинтетазой, которая использует аденозинтрифосфат для образования глутамилфосфата; этот промежуточный продукт подвергается атаке аммиака как нуклеофила с образованием глутамина и неорганического фосфата. Пролин, аргинин и лизин (у некоторых организмов) также являются синтезируемыми другими аминокислотами. Эти три аминокислоты получают из глутамата с добавлением дополнительных стадий или ферментов для облегчения реакций.

Переносчик азота

Другая функция заключается в объединении с азотом , высвобождаемым в клетках, что предотвращает перегрузку азотом.

α-Кетоглутарат является одним из наиболее важных переносчиков азота в метаболических путях. Аминогруппы аминокислот присоединяются к нему (посредством трансаминирования ) и переносятся в печень, где имеет место цикл мочевины .

α-Кетоглутарат трансаминируется вместе с глутамином с образованием возбуждающего нейротрансмиттераглутамата . Затем глутамат может быть декарбоксилирован (для этого требуется витамин B 6) в ингибирующий нейромедиатор гамма-аминомасляную кислоту .

. Сообщается, что высокое содержание аммиака и / или высокий уровень азота может возникать при высоком потреблении белка , чрезмерном воздействии алюминия, синдроме Рея , циррозе и нарушении цикла мочевины .

роль в детоксикации аммиака в головном мозге.

Связь с молекулярным кислородом

Действуя как вспомогательный субстрат для α-кетоглутарат-зависимой гидроксилазы , он также играет важную функцию в реакциях окисления с участием молекулярного кислорода.

Молекулярный кислород (O 2 ) непосредственно окисляет многие соединения с образованием полезных продуктов в организме, таких как антибиотики , в реакциях, катализируемых оксигеназы . Во многих оксигеназах α-кетоглутарат помогает реакции, окисляясь основным субстратом . EGLN1 , одна из α-кетоглутарат-зависимых оксигеназ, представляет собой датчик O 2 , информирующий организм об уровне кислорода в окружающей его среде.

В сочетании с молекулярным кислород, альфа-кетоглутарат является одним из требований для гидроксилирования пролина до гидроксипролина при производстве типа 1 коллагена .

Антиоксидант

α-кетоглутарат, который выделяется несколькими типами клеток, уменьшается уровни перекиси водорода и α-кетоглутарата были истощены и преобразованы в сукцинат в средах для культивирования клеток.

Долголетие

Исследования высвободили связанный α-кетоглутарат с увеличенной продолжительностью жизни у нематодных червей и увеличение продолжительности здоровья / продолжительности жизни у мышей.

Иммунная регуляция

Исследование показало, что α-кетоглутарат способствует дифференцировке TH1 и истощению глютамина (за счет истощения его метаболита, α-кетоглутарат способствует treg (регуляторные Т-клетки) дифференцировка. Это может сыграть роль в смещении баланса в пользу трегов в условиях аминокислотной депривации, которую можно наблюдать в микроокружении опухоли.

Продукция

α-кетоглутарат может быть произведен:

• окислительным декарбоксилированием изоцитрат изоцитратдегидрогеназой
• Окислительное дезаминирование глутамата глутаматдегидрогеназой
• Из галактуроновой кислоты организмом Agrobacterium tumefaciens

Альфа-кетоглутарат может использоваться для производства:

• Креатина-альфа-кетоглутарата

Интерактивная карта путей

Щелкните гены, белки и метаболиты ниже, чтобы ссылаться на соответствующие статьи.

См. Также

• 2OG-зависимые диоксигеназы

Ссылки

Источник

α-Кетоглутаровая кислота ( 2-оксоглутаровая кислота ) является одним из двух кетоновых производных глутаровой кислоты . Термин «кетоглутаровая кислота», если он не уточняется, почти всегда относится к альфа-варианту. β-Кетоглутаровая кислота варьируется только положением функциональной группы кетона и встречается гораздо реже.

Его анион , α-кетоглутарат, также называемый 2-оксоглутаратом , является важным биологическим соединением. Это кето кислоты получают путем дезаминирования из глутамата , и является промежуточным продуктом в цикле Кребса .

Функции

Аланин трансаминаза

Фермент аланинаминотрансфераза преобразует α-кетоглутарат и L – аланин с L -glutamate и пируват , соответственно, в качестве обратимого процесса.

Цикл Кребса

α-Кетоглутарат является ключевым промежуточным продуктом в цикле Кребса , идущим после изоцитрата и до сукцинил-КоА . Анаплеротические реакции могут восполнить цикл на этом этапе путем синтеза α-кетоглутарата путем трансаминирования глутамата или посредством действия глутаматдегидрогеназы на глутамат.

Образование аминокислот

Глутамин синтезируется из глутамата глутамин синтетазой, которая использует аденозинтрифосфат для образования глутамилфосфата; это промежуточное соединение подвергается атаке аммиака как нуклеофила, дающего глутамин и неорганический фосфат. Пролин, аргинин и лизин (у некоторых организмов) также являются синтезируемыми другими аминокислотами. Эти три аминокислоты получают из глутамата с добавлением дополнительных стадий или ферментов для облегчения реакций.

Транспортер азота

Другая функция – объединение с азотом, высвобождаемым в клетках, тем самым предотвращая перегрузку азотом.

α-Кетоглутарат – один из важнейших переносчиков азота в метаболических путях. Аминогруппы аминокислот присоединяются к нему (путем трансаминирования ) и переносятся в печень, где происходит цикл мочевины .

α-Кетоглутарат трансаминируется вместе с глутамином с образованием возбуждающего нейромедиатора глутамата . Затем глутамат может быть декарбоксилирован (для чего требуется витамин B 6 ) в ингибирующий нейромедиатор гамма-аминомасляную кислоту .

Сообщается, что высокий уровень аммиака и / или высокий уровень азота может возникать при высоком потреблении белка , чрезмерном воздействии алюминия, синдроме Рейе , циррозе и нарушении цикла мочевины .

Он играет роль в детоксикации аммиака в головном мозге.

Связь с молекулярным кислородом

Действуя как вспомогательный субстрат для α-кетоглутарат-зависимой гидроксилазы , он также играет важную роль в реакциях окисления с участием молекулярного кислорода.

Молекулярный кислород (O 2 ) непосредственно окисляет многие соединения с образованием полезных продуктов в организме, таких как антибиотики , в реакциях, катализируемых оксигеназами . Во многих оксигеназах α-кетоглутарат помогает реакции, окисляясь основным субстратом . EGLN1 , одна из α-кетоглутарат-зависимых оксигеназ, является сенсором O 2 , информирующим организм об уровне кислорода в окружающей его среде.

В сочетании с молекулярным кислородом альфа-кетоглутарат является одним из требований для гидроксилирования пролина до гидроксипролина при производстве коллагена 1 типа .

Антиоксидант

α-Кетоглутарат, который выделяется несколькими типами клеток, снижает уровень перекиси водорода , а α-кетоглутарат истощается и превращается в сукцинат в средах для культивирования клеток.

Долголетие

Исследования показали, что α-кетоглутарат связан с увеличением продолжительности жизни нематодных червей и увеличением продолжительности жизни / здоровья мышей.

Иммунная регуляция

Исследование показало, что в условиях отсутствия глутамина α-кетоглутарат способствует дифференцировке наивных CD4 + Т-клеток в TH1, одновременно подавляя их дифференцировку в противовоспалительные Treg-клетки.

Производство

α-Кетоглутарат может производиться:

• Окислительное декарбоксилирование из изоцитрата по изоцитратдегидрогеназы
• Окислительное дезаминирование из глутамата с помощью глутаматдегидрогеназы
• Из галактуроновой кислоты организмом Agrobacterium tumefaciens

Альфа-кетоглутарат можно использовать для производства:

• Креатин-альфа-кетоглутарат

Интерактивная карта проезда

Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы ссылки на соответствующие статьи.

[[Файл:

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

[[]]

| alt = TCACycle_WP78 править ]]

Смотрите также

• 2OG-зависимые диоксигеназы

Рекомендации

Источник