Citronsyracykeln

Citronsyracykeln, även känd som Krebs cykel och trikarboxylsyracykeln, är en serie biokemiska reaktioner i levande celler. Citronsyracykeln är ett led i cellens utvinnande av användbar energi ur olika näringsämnen, den så kallade cellandningen. I processen används syre och den karaktäriseras därför som en aerob process. Energin utvinns i form av högenergimolekylerna NADH, FADH₂ och GTP (analog till ATP). I människans celler sker citronsyracykeln i mitokondriens matrix.

Utgångsmaterialet för processen är oxalättiksyra och acetyl-CoA.

• Oxalättiksyra återbildas av citronsyracykeln eller bildas av pyruvat.
• Acetyl-CoA produceras genom nedbrytning av aminosyror, fettsyror samt nedbrytning av pyruvat (från kolhydrater).
• Olika karboxylsyror som bildas vid nedbrytning av aminosyror kan gå in i de olika mellanleden i citronsyracykeln (eller så bildas aminosyror av de samma mellanleden).

Reaktionsöversikt

I samtliga steg är det olika enzymer som katalyserar reaktionerna. I första steget bildas citronsyra som fått ge namn åt hela reaktionscykeln.

1. oxalättiksyra + acetyl-CoA + H₂O → citronsyra + CoA
2. citronsyra → isocitronsyra (via akonitsyra)
3. isocitronsyra + NAD⁺ → α-ketoglutarsyra + CO₂ + NADH + H⁺ (via oxalbärnstenssyra)
4. α-ketoglutarsyra + NAD⁺ + CoA → succinyl-CoA + CO₂ + NADH + H⁺
5. succinyl-CoA + GDP + P_i → bärnstenssyra + GTP + CoA

   (GTP + ADP → GDP + ATP)

6. bärnstenssyra + FAD → fumarsyra + FADH₂
7. fumarsyra + H₂O → äppelsyra
8. äppelsyra + NAD⁺ → oxalättiksyra + NADH + H⁺

Översikt av citronsyracykeln

Oxalättiksyra har återbildats och reaktionen kan börja om. Processen är alltså cyklisk och på ett varv oxideras de två kolatomerna i acetylgruppen till 2 CO₂ (steg 3 och 4) med hjälp av 2 H₂O (plus en "netto-vattenmolekyl" som "kommer från" GDP + P_i → GTP + H₂O).

Nettogeneration av ATP

Varje acetyl-CoA som går in i TCA-cykeln ger 1 ATP (från GTP), 3 NADH och 1 FADH₂. De två sistnämnda går sedan vidare till elektrontransportkedjan där de ger upphov till protontransport över mitokondriemembranet, vilket i slutändan genererar ATP genom oxidativ fosforylering. Man kan beräkna den totala mängden ATP som genereras, normalt anses NADH ge upphov till 2,5 ATP, och FADH₂ ge upphov till 1,5 ATP. Summan för ATP som genereras blir alltså 10. Anledningen till att NADH ger upphov till ca 2,5 ATP och FADH2 till 1,5 ATP är att elektronerna i NADH har högre energi och därav börjar protontransporten över mitokondriemembranet i ett tidigare skede.

• 1 GTP som omvandlas till 1 ATP
• 3 NADH som ger upphov till 3 x 2,5 = 7,5 ATP
• 1 FADH2 som ger upphov till 1,5 ATP

Totalt: 10 ATP per acetyl-CoA

Historia

Citronsyracykeln kallas Krebs cykel efter biokemisten Hans Krebs (1900–1981), som utredde reaktionscykeln på 1930-talet och presenterade dess huvudsakliga delar 1937. Han delade nobelpris i medicin 1953 med Fritz Lipmann, som upptäckt koenzym A.

Externa länkar

• Wikimedia Commons har media som rör Citronsyracykeln.
  Bilder & media
• The chemical logic behind the citric acid cycle