Bio 19

Front 1

Hvad er TCA helt overordnet?

Back 1

Den centrale energigivende del af den aerobe oxidation.

Front 2

Hvad er den overordnede funktion af TCA?

Back 2

Den laver fuldstændig oxidation af 2 carbonatomer fra acetyl-CoA til CO2. Herfra afgivelse af 2 elektroner til ETK via NAD+ og FAD, der hver kan bære 2 elektroner.

Derudover foretager den substrat-level-fosforylering af GDP til GTP under omdannelse af succinyl-CoA til succinat.

Derudover kan nævnes at mange af TCA producerede intermediater kan benyttes i andre biosyntetiske pathways.

Front 3

Opskriv Netto reaktionen for TCA.

- Den dannede GTP, hvilken reaktion kommer den fra?

Back 3

Acetyl-CoA+3NAD++ FAD + GDP + Pi + 2H2O --> 2CO2 + CoASH + 3NADH +3H+ + FAD(2H) + GTP

- Substrat-level-fosforylering af GDP til GTP under omdannelse af succinyl-CoA til succinat.

Front 4

Hvad er den intracellulære lokation for TCA?

Back 4

Mitokondrielle matrix.

Front 5

Opskriv 1. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 5

Oxaloacetat + Acetyl-CoA --> Citryl-CoA + H2O--> Citrat + CoASH + H+.

Processen katalyseres af citrat synthaser, som ikke behøver energi fra phosphoryltransfer (ATP eller lign.) til kondensationen af 2 organiske molekyler.

Dobbeltbindingen i oxaloacetat brydes, hvorved der i stedet dannes en alkoholgruppe.

Citryl spalter under optagelse af vand CoA fra og bliver til citrat.

Front 6

Opskriv 2. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 6

Citrat --> Cis-aconitat --> Isocitrat

Katalysatoren er en isomerase kaldet aconitase. Den katalyserer en dehydrering af citrat til cis-aconitat, hvorefter den katalyserer en hydrering fra cis-aconitase til isocitrat.

Reaktionen sker da det er favorabelt for de videre reaktioner at alkoholen flyttes til nabo-carbon-atomet.

Front 7

Opskriv 3. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 7

Isocitrat+ NAD+ --> oxalosuccinat + NADH + H+ --> α-ketoglutarat+ CO2

Katalysatoren er isocitrat dehydrogenase.

Isocitrat bliver til oxalosuccinat ved at afgive 2 elektroner til NAD+. Dette danner NADH + H+ under samtidig dannelse af en ketogruppe. Herefter sker en decarboxylering under optagelse af en H+, så oxalosuccinat omdannes til α-ketoglutarat under fraspaltning af CO2.

Front 8

Opskriv 4. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 8

α-ketoglutarat + NAD+ + CoA --> succinyl-CoA + CO2 + NADH + H+

Der sker 2 reaktioner med α-ketoglutarat - først en oxidation, dernæst en decarboxylering.

Reaktionen katalyseres af enzymet α-ketoglutarat dehydrogenase kompleks.

Front 9

Beskriv overordnet hvad α-ketoglutarat dehydrogenase komplekset er bestående af.

Back 9

Består af 3 enzymer, som har hver deres prostetiske gruppe tilhæftet.

- α-ketoglutarat carboxylase med den prostetiske gruppe Thiaminpyruphosphat (TPP)

- Transacetylase med Lipoat som prostetisk gruppe

- Dihydrolipoyl DH med prostetisk gruppe i form af FAD.

Front 10

Hvad er funktionen af α-ketoglutarat carboxylase, E1, med den prostetiske gruppe Thiaminpyruphosphat (TPP)?

Back 10

Decarboxylerer α-ketoglutarats carboxyl-gruppe, hvorved der sker et tab af CO2. α-ketoglutarat bindes nu kovalent til TPP hvorved der dannes et intermediat. Efterfølgende vil TPP overføre α-ketoglutarats acyl-del til lipoat (den prostetiske gruppe på transacetylase, E2)

Front 11

Hvad er funktionen af Transacetylase, E2, med Lipoat som prostetisk gruppe?

Back 11

Carboxylgruppen i lipoat binder NH2 gruppen fra lysin i transacetylase. I den modsatte og aktive ende af lipoat bindes α-ketoglutarats acyl-del til disulfidbindingen, hvorved denne reduceres. (Lipoat virker som en forlænget arm, der henter α-ketoglutarat fra TPP, og fører den hen til CoASH). Ved binding mellem α-ketoglutarats acyl-del og CoASH reduceres lipoyl disulfid til dihydrolipoate.

Front 12

Hvad er funktionen af Dihydrolipoyl DH, E3, med prostetisk gruppe i form af FAD.

Back 12

Enzymet overfører elektronerne fra det reducerede lipoat til FAD. Lipoat oxideres nu tilbage til sin oprindelige disulfidform og FAD reduceres til FAD(2H). FAD(2H) viderefører nu elektronerne til NAD+, der herved reduceres til NADH + H+.

Front 13

Hvad er α-ketoglutarat dehydrogenase kompleksets overordnede funktion? Meget kort beskrevet.

Back 13

α-ketoglutarat decarboxyleres, hvorved CO2 frigives.

Efterfølgende oxideres keto-gruppen til en carboxylsyre.

Slutteligt går carboxylsyren sammen med CoASH, hvorved der dannes en acyl-CoA thioesterbinding.

Front 14

Opskriv 5. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 14

Succinyl-CoA + Pi + GDP --> Succinat + GTP + CoASH

CoA-SH frigives ved spaltning af den energirige thioesterbinding under katalyse af succinyl-CoA-syntetase.

Succinatthiokinase benytter energien der frigives fra brydning af thioesterbinding til at indbygge fosfat i en energirig anhydridbinding i succinylfosfat. Under substrat-level-fosforylering sker en overførsel af fosfatgruppen direkte til GDP eller ADP, hvorved vi får ATP/GTP og succinat.

Front 15

Opskriv 6. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 15

Succinat + FAD --> Fumarat + FAD(2H)

Succinat oxideres til Fumarat under dannelse af en dobbeltbinding og FAD reduceres til FAD(2H).

Enzymet succinat dehydrogenase sidder indlejret i mitokondriets indre membran og har FAD direkte bundet til sig. Enzymet indeholder et Fe-S-kompleks, der modtager elektronerne fra FAD og donerer dem videre til CoQ.

Front 16

Opskriv 7. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 16

Fumarat + H2O --> Malat

Hydrolysen katalyseres af fumarase, hvor vand adderes til dobbeltbindingen.

Reaktionen er en stereospecifik addition, hvor produktet bliver til L-malat.

Front 17

Opskriv 8. reaktion i TCA. Herunder navne på substrater og enzymer.

Back 17

En reversibel reaktion

Malat + NAD+ --> Oxaloacetat + NADH + H+.

Malat oxideres til oxaloacetat, og NAD+ reduceres til NADH + H+. Katalysatoren er malat dehydrogenase

Front 18

Indeholder acyl-SCoA en energirig thioesterbinding?

Back 18

Ja! Den dannes når reaktionens thiolgruppe bindes til en acylgruppe.

Front 19

Hvad er forskellen på en esterbinding og en energirig thioesterbinding?

Back 19

Front 20

Opskriv den oxidative decarboxylering af pyruvat.

Back 20

Pyruvat + HS-CoA + NAD+ --> Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+

Front 21

Er den oxidative decarboxylering af pyruvat reversibel eller irreversibel?

- Begrund dit svar.

Back 21

Den er irreversibel, da ΔG0 er meget negativ. Endvidere opbruges Acetyl-CoA så hurtigt, at dens koncentration aldrig når at stige nok til at påvirke ΔG0´.

Acetyl-CoA virker som hæmmer på egen reaktion.

Front 22

Hvilke reaktioner i TCA er endergone og hvilke er exergone?

Back 22

Exergone: Citrat-syntase-reaktion, Isocitratdehydrogenase-reaktion, α-ketoglutarat dehydrogenase-reaktion og succinyl-CoA-syntetase-reaktion.

Endergon: Aconitasereaktion og malatdehydrogenase-reaktion.

Front 23

Hvorledes kan de endergoniske processer drives i den modsatte retning, så de følger TCA-cyklus?

Back 23

En ting er at produkterne, isocitrat og oxaloacetat, i begge reaktioner bliver brugt hurtigt ved aerobe processer.

Noget andet er, at da den samlede ΔG0´ er negativ, hvilket vil drive de 2 endergoniske processer i den rigtige retning.

Front 24

Hvordan reguleres citrat-syntase?

Back 24

Den reguleres ved substrattilgængelighed. Her virker citrat som en kompetitiv hæmmer af binding mellem enzymet og oxaloacetat, da citrat vil binde til enzymets aktive center. Binding mellem oxaloacetat og enzymet vil derfor kun ske ved overskud af oxaloacetat.

Front 25

Hvordan reguleres isocitrat-dehydrogenase reaktionen?

Back 25

Enzymet er det hastighedsbegrænsende i TCA. Det hæmmes af ATP og NADH, der ophobes ved energioverskud. Enzymet aktiveres allosterisk ved høj koncentration af ADP og overskud af NAD+, der begge ophobes ved energiunderskud i cellen. Derudover aktiveres enzymet i nærvær af Ca2+ - dette sikrer energidannelse til den arbejdende muskel.

Front 26

Hvordan reguleres α-ketoglutarat-dehydrogenase-reaktionen?

Back 26

Det er opbygget ligesom pyruvatdehydrogenase, og reguleres derfor på samme måde som denne. Den hæmmes af sine reaktionsprodukter, succinyl-CoA og NADH. Endvidere hæmmes den af ATP/GTP.

Den aktiveres i nærvær af Ca2+ samt ADP.

Den reguleres dog IKKE ved fosforylering/defosforylering.

Front 27

Hvordan reguleres Pyruvat dehydrogenase komplekset overordnet?

Back 27

Ved en kovalent modifikation (fosforylering/defosforylering).

Den kan hæmmes af reaktionsprodukterne NADH og Acetyl-CoA.

Pyruvat DH aktiveres ved ophobning af NAD+, AMP, CoA samt pyruvat.

Front 28

Hvordan reguleres Pyruvat dehydrogenase komplekset (PDH) via kovalent modifikation?

Back 28

I fosforyleret form er den inaktiv, i defosforyleret form er den aktiv.

Fosforyleringen katalyseres af PDH-kinase, der bliver aktiveret allosterisk ved binding af NADH, ATP og Acetyl-CoA. PDH-kinasen kan hæmmes allosterisk af pyruvat og ADP - dette hæmmer altså en hæmmer, hvilket medfører defosforylering => aktivering af PDH.

Defosforylering (aktivering af PDH) kan ske direkte via PDH-fosfatase, der aktiveres af insulin og Ca2+. Insulin udskilles når blodglukose-niveauet er højt, og Ca2+ udskilles under muskelarbejde.