???? b) milliste protsesside tulemusena - c) millise ensüüm-kompleksi toimel püruvaat transformeerub atsetaadiks - püruvaadi dehüdrogenaasne kompleks. 5. TCA tsükkel hõlmab 8 üksikreaktsiooni. Selgitage, a) millist reaktsiooni loetakse tsükli esimeseks - tsitraadi süntetaasi (atsetüül-CoA kondensatsioon oksaalatsetaadiga, mille tulemusena moodustub tsitraat). b) mitu reaktsiooni ja millised omavad regulatiivset rolli - tsitraadi süntetaas (1), isotsitraadi dehüdrogenaas (3), alfa-ketogltaraadi dehüdrogenaas (4) ja püruvaadi dehüdrogenaas ( ei ole nende kaheksa reaktsiooni hulgas, kuid siiski oluline). c) milles avaldub erinevus regulatiivse ja mitteregulatiivse reaktsiooni vahel - ma ise pakun, et regulatiivsed on need protsessid, mis on kui Krebsi tsükli pidepunktid ehk täidavad põhirolli ning mitteregulatiivsed ei ole niivõrd suure tähtsusega protsessid. Pmts on ju näha, et regulatiivsed toimuvad kohe
Atsetaalaldehüüdi oksüdeerimine atsetaadiks (aldehüüdi DH) Atsetaadi lõhustumine etanooliks ( 2 NAD teke) Aeroobne glükolüüs (TKT tsükkel- atsetüül-CoA täielik lõhustumine CO2+H2O) Glc lõhustumine Pyr-iks (Glütserool) Pyr dekarboksüülimine atsetüül-CoA-ks (PyrDH, NADH ja CO2 tootmine) Atsetüül-CoA muutmine tsitraadiks Tsitraadi muutmine cis-akonitaat-iks Cis-akonitaadi muutmine isotsitraad-iks (CO2+ NADH) Isotsitraadi muutmine -ketoglütaraad-iks -ketoglütaraadi muutmine sukstinüül-CoA-ks Sukstinüül-CoA muutmine sukstinaad-iks (ADP defosforüleerimine ATP-ks) TKT põhiülesanne: metaboliitide lõplik lõhustumine energia tootmiseks ( PyrDH, NADH ja CO2 tootmine) Trikarboksüülne tsükkel (TKT) (AcCoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O => 3NADH + FADH2 + GTP + CoA + 2CO2 + 2H+ + HSCoA) Süsivesikute, lipiidide, aminohapete metabolism TKT tähtsus Energia kasutamine: (1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2)= 12 ATP
glütseeraldehüüd-3 fosfaadi dehüdrogenaasi poolt katalüüsitavas reaktsioonis NAD+-ga seotud vesiniku aatomite paar. Vesinikud võtab endale hapnik ning üheks lõpp-produktiks on vesi. Pikemalt tsitraaditsüklist... Atsetüül CoA siseneb tsitraaditsüklisse ning reakeerib oksaalatsetaadiga, reaktsioon toimub tsitraadi süntaasi toimel ning tekib tsitraat. Tsitraadis tõstab akonitaas ümber hüdroksüülrühma ning läbi vaheühendi cis-akonitaadi tekib isotsitraat. Seejärel toimub isotsitraadi oksüdatiivne dekarboksüülimine, mida katalüüsib isotsitraadi dehüdrogenaas. Reaktsiooni käigus eemaldatakse isotsitraadi molekulist vesiniku aatomite paar, mis seotakse NAD +-ga ning eraldub üks atsetüülrühma süsinik CO2-na. Produktiks on α-ketoglutaraat, millest α-ketoglutaraadi dehüdrogenaasi toimel tekib suktsinüül CoA. Selle protsessi käigus eemaldatakse veel üks vesinikupaar, mis seotakse NAD + ning eraldub CO2.
mille käigus tekivad viie ja neljasüsinikulised metaboliidid, millest viimane konvereerub oksaloatsetaadiks, mis saab liituda järgmisesse tsüklisse kondenseerudes atsetüül-CoA-ga. Tsitraaditsükli reaktsioonid: I Atsetüül-CoA atsetüülgrupi ülekandega oksaloatsetaadile tekib ensüümi tsitraadi süntaas vahendusel tsitraat. Reaktsioon on pöördumatu. II Tsitraat isomeriseerub isotsitraadiks ensüümi akonitaas vahendusel. Reaktsioon on pöörduv. III Isotsitraadi osküdatiivse dekarboksüülimise tulemusel sünteesitakse -ketoglutaraat, eraldub CO 2 (väljub esimene C aatom) ja toodetakse NADH ensüümi isotsitraadi dehüdrogenaasi (tsitraaditsükli võtmeensüüm) vahendusel. Reaktsioon on pöördumatu. 1
1 9. Süsivesikute aeroobne oksüdatsioon. Atsetüül-CoA olemus ja teke püruvaadist (laktaadist), tsitraadi (Krebsi) tsükkel, elektronide transport hingamisahela ensüümide vahendusel. Hapnik kui elektronide lôppaktseptor, vee tekkimine. Süsivesikute aeroobse oksüdatsiooni energeetiline efekt. Krebsi tsükli vôtmeensüümid - tsitraadi süntaas, isotsitraadi dehüdrogenaas, -ketoglutaraadi dehüdrogenaas, suktsinaadi dehüdrogenaas, malaadi dehüdrogenaas. Koensüümid NAD ja FAD vesiniku aatomite aktseptoritena. Hingamisahela tsütokroomide süsteem, selle korrapärane paiknemine mitokondri sisemembraanil ja funktsioon. 10. Rasvhapete oksüdatsioon. Lipaaside toime triglütseriididele rasvkoes, lipolüüs. Rasvhapete transport veres. Rasvhapete transport läbi mitokondri membraani – karnitiini roll selles protsessis.
akumuleerib kogu energia NADH ja ATP kujul. Reaktsiooinid. Reaktsioon 1: tsitraadi süntees oksaalatsetaadist ja atsetüül-CoA tsitraadi süntaasiga (atsetüül-CoA karbanioon atakeerib nukleofiilselt oksalaatatsetaadi -keto rühma karbonüülset süsinikku, millele järgneb tioestri hüdrolüüs ja CoA vabanemine). Reaktsioon 2: tsitraadi isomerisatsioon isotsitraadiks akonistaasiga. Reaktsioon 3: esimene oksüdatiivne dekarboksüleerimine isotsitraadi dehüdrogenaasiga. Reaktsioon 4: teistkordne oksüdatiivne dekarboksüleerimine -ketoglutaraadi dehüdrogenaasiga (kompleks koosneb kolmest ensüümist, mis kokku kasutavad viit koensüümi). Reaktsioon 5: Substraadi taseme fosforüleerimine suktsinüül-CoA süntetaasiga. Reaktsioon 6: suktsinaadi oksüdatsioon FAD osalusel suktsinaadi dehüdrogenaasiga (suktsinaadi oksüdeerimisega kaasneb FAD taandamine FADH 2-ks, mille re-oksüdeerimine kannab elektronid koensüüm Q-le)
· Tsitraat dekarboksüülub, eralduvad CO2, mille käigus tekivad viie ja nelja süsinikulised metaboliidid, millest viimane konventeerub oksaloatsetaadiks, mis saab lülituda järgmisse tsüklisse kondenseerudes atsetüül-CoA-ga. 1) Tsitraadi süntees a. toimub atsetüül-CoA atsetüülgrupi ülekanne oksaloatsetaadile, mille tulemusena sünteesitakse tsitraat. 2) Tsitraadi isomerisatsioon isotsitraadiks 3) isotsitraadi konverteerumine -ketoglutaraadiks a. Toimub teine oksüdatiivne dekarboksüülimine, mille tulemusel sünteesitakse suktsinüül-CoA, eraldub CO2 (väljub teine süsiniku aatom) ning toodetakse NADH 4) -ketoglutaraadi konverteerumine suktsinüül-koensüüm A-ks 5) Toimub suktsinüül-CoA konventeerumine suktsinaadiks a. Ainuke reaktsioon tsitaaditsüklis, mille käigus toodetakse energiarikas fosfaatside
Selles redoksprotsessis vabaneva energia arvel sünteesitakse ATPd. Eukarüootsetes rakkudes toimub püruvaadi oksüdatsioon mitokondrites. Esmalt dekarboksüleeritakse püruvaat oksüdatiivselt AcCoAks. Edasine atsetüüli süsiniku oksüdatsioon toimub TCA tsükli vahendusel. Kokku produtseeritakse nendes protsessides 4 NADH ja 1 reaktsiooni tulemusel FADH2. Nimetatud reaktsioonid on järgmised: 1. püruvaadi dehüdrogenaas (NADH) 2. isotsitraadi dehüdrogenaas (NADH) 3. α-ketoglutaraadi dehüdrogenaas (NADH) 4. suktsinaadi dehüdrogenaas (FADH2) 5. malaadi dehüdrogenaas (NADH) Mitokondrites on vastavaid redoksreaktsioonide koensüüme limiteeritud hulgal ja seetõttu on oluline tagada pidev oksüdeeritud ja redutseeritud vormi retsükleerimine. PDH ja TCA tsükli tulemusel moodustunud redutseeritud NADH ja FADH2 tuleb teisitisõnu uuesti oksüdeerida. Vastasel juhul seiskuvad nii glükolüüs, PDH kui ka
regulatsioon, Bacillus'e sporulatsioon jt.). Fosfotransferaasi süsteemi, PTS valkude fosforüleerimise/defosforüleerimise kaudu kontrollitakse süsivesinike transportimist rakku ja nende ühendite katabolismiradade tööd. Fosforüleerimine ja fosforüleeritud valkude defosforüleerimine toimub spetsiifilistest histidiini, tsüsteiini, türosiini, aspartaadi, treoniini või seriini jääkidest. Fosforüleerimise kaudu võidakse kontrollida metabolismiraja ensüümide aktiivsust. Isotsitraadi dehüdrogenaasi IDH aktiivsuse regulatsioon. Isotsitraadi dehüdrogenaas IDH on tsitraaditsükli (TCA) ensüüm, mille aktiivsuse kaudu kontrollitakse, kas isotsitraat metaboliseeritakse TCA või glüoksülaadi raja kaudu. TCA tsüklis oksüdeeritakse isotsitraat IDH toimel - ketoglutaraadiks. Kui E. coli rakud kasvavad atsetaadil või rasvhapetel, on IDH fosforüleerimise tulemusena inhibeeritud. Sel juhul viiakse isotsitraat isotsitraadi lüaasi abil glüoksalaadiks. Vastasel
28. Selgitada, miks ei saa AcCoA molekuli atsetüüli koosseisus oleva süsiniku arvel sünteesida suhkruid kuigi tsitraaditsükli vaheühendid on glükoneogeneetilised substraadid 29. Selgitage, miks tsitraaditsükkel on aeroobse metabolismi osa, ehkki ükski tsitraaditsükli reaktsioonidest ei vaja hapniku osalemist. 30. Nimetage, milliste reaktsioonide käigus toimub tsitraaditsükli vaheühendi dekarboksüleerumine 31. Kujutage suktsinaadi, malaadi, oksaalatsetaadi, tsitraadi ja isotsitraadi molekulid. Märkige tärniga ära kiraalsed süsiniku aatomid nende ühendite struktuuris 32. Millised toodud väidetest 18 kehtivad konkreetselt iga loetletud ensüümi (AF)kohta A. isotsitraadi dehüdrogenaas B. ketoglutaraadi dehüdrogenaas C. püruvaadi dehüdrogenaas D. akonitaas E. suktsinaadi dehüdrogenaas F. suktsinüülCoA süntetaas 1. Ensüüm sisaldab FeS klastrit 2. Ensüümi töös on vajalik kofaktor NAD+ 3. Ensüümi töös on vajalik FAD 4. Ensüümi töös on vajalik FMN 5
tsitraaditsükli vaheühendid on glükoneogeneetilised substraadid 29. Selgitage, miks tsitraaditsükkel on aeroobse metabolismi osa, ehkki ükski tsitraaditsükli reaktsioonidest ei vaja hapniku osalemist. 30. Nimetage, milliste reaktsioonide käigus toimub tsitraaditsükli vaheühendi dekarboksüleerumine 31. Kujutage suktsinaadi, malaadi, oksaalatsetaadi, tsitraadi ja isotsitraadi molekulid. Märkige tärniga ära kiraalsed süsiniku aatomid nende ühendite struktuuris 32. Millised toodud väidetest 18 kehtivad konkreetselt iga loetletud ensüümi (AF)kohta A. isotsitraadi dehüdrogenaas B. ketoglutaraadi dehüdrogenaas C. püruvaadi dehüdrogenaas D. akonitaas E. suktsinaadi dehüdrogenaas F. suktsinüülCoA süntetaas 1 Ensüüm sisaldab FeS klastrit 2 Ensüümi töös on vajalik kofaktor NAD+ 3 Ensüümi töös on vajalik FAD
Glükolüüs tsütosoolis. 2. Tsitraaditsükli reaktsioonid 1. Nimetage kõik tsitraaditsükli vaheühendid ja joonistage nende struktuurid. Suktsinüül-CoA 2. Loetlege tsitraaditsükli reaktsioone katalüüsivad ensüümid reaktsioonide kulgemise järjekorras. Tsitraadi süntaas: AcCoA + Oksaloatsetaat + H2O Tsitraat + HS-CoA + H+ Akonitaas: tsitraat isotsitraat Isotsitraadi dehüdrogenaas: Isotsitraat + NAD+ -Ketoglutaraat + CO2 + NADH Aktiveerib ADP, Ca2+. Inhibeerib NADH -ketoglutaraadi dehüdrogenaasi kompleks: -Ketoglutaraat + HS-CoA +NAD+ Suktsinüül-CoA + CO2 + NADH. SuktsinüülCoA süntetaas: Suktsinüül-CoA + GDP + Pi Suktsinaat + GTP + HS-CoA. Suksinaadi dehüdrogenaas: Suktsinaat + Q Fumaraat + QH2 (redutseeritakse läbi FAD FADH2). Fumaraas: Fumaraat + H2O L-Malaat.
Fosfotransferaasi süsteemi, PTS valkude fosforüleerimise/defosforüleerimise kaudu kontrollitakse süsivesinike transportimist rakku ja nende ühendite katabolismiradade tööd. Fosforüleerimine ja fosforüleeritud valkude defosforüleerimine toimub spetsiifilistest histidiini, tsüsteiini, türosiini, aspartaadi, treoniini või seriini jääkidest. Lisaks eelpooltoodud näidetele võidakse fosforüleerimise kaudu kontrollida metabolismiraja ensüümide aktiivsust. Näitena on toodud isotsitraadi dehüdrogenaasi IDH aktiivsuse regulatsioon. Isotsitraadi dehüdrogenaas IDH on tsitraaditsükli (TCA) ensüüm, mille aktiivsuse kaudu kontrollitakse, kas isotsitraat metaboliseeritakse TCA või glüoksülaadi raja kaudu. TCA tsüklis oksüdeeritakse isotsitraat IDH toimel -ketoglutaraadiks. Kui E. coli rakud kasvavad atsetaadil või rasvhapetel, on IDH fosforüleerimise tulemusena inhibeeritud. Sel juhul viiakse isotsitraat isotsitraadi lüaasi abil glüoksalaadiks.
mis paikneb mitokondri sisemembraani sissesopistusel – kristadel. Järgneval vesiniku aatomite ülekandel hingamisahela ensüümide vahendusel hapnikule genereeritakse 3 ATP molekuli iga NAD+ ja 2 ATP-d iga FAD poolt tsitraaditsüklist kaasa toodud vesiniku paari kohta. 2. Hapnik kui elektronide lõppaktseptor, vee tekkimine: 3. Süsivesikute aeroobse oksüdatsiooni energeetiline efekt: 4. Krebsi tsükli võtmeensüümid - tsitraadi süntaas, isotsitraadi dehüdrogenaas, - ketoglutaraadi dehüdrogenaas, suktsinaadi dehüdrogenaas, malaadi dehüdrogenaas: 5. Koensüümid NAD ja FAD vesiniku aatomite aktseptoritena: 5. Hingamisahela tsütokroomide süsteem, selle korrapärane paiknemine mitokondri sisemembraanil ja funktsioon: 28 Maris Kallus KKS 2010 Rasvhapete oksüdatsioon 1
annaabi.ee 
