Citric Acid Cycle or Kreb’s cycle

సిట్రిక్ యాసిడ్ చక్రం లేదా  క్రెబ్స్ చక్రం

విషయము

• సిట్రిక్ యాసిడ్ చక్రం

• ఎనర్జిటిక్స్

లక్ష్యం

ఈ ఉపన్యాసం ముగింపులో, విద్యార్థి చేయగలరు

• పైరువేట్‌ను ఎసిటైల్ CoAగా మార్చడాన్ని వివరించండి

• క్రెబ్స్ చక్రం యొక్క ప్రతిచర్యను వివరించండి

• TCA యొక్క శక్తిని వివరించండి

• TCA నియంత్రణను వివరించండి

పైరువేట్‌ను ఎసిటైల్ కోఏగా మార్చడం

• ఆక్సీకరణ డీకార్బాక్సిలేషన్ ద్వారా పైరువేట్ ఎసిటైల్ CoAగా మార్చబడుతుంది

• ఇది మైటోకాండ్రియాలో మాత్రమే కనిపించే PDH కాంప్లెక్స్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకపరచబడిన ఒక తిరుగులేని ప్రతిచర్య

• PDH యొక్క అధిక కార్యాచరణ గుండె & మూత్రపిండాలలో కనుగొనబడింది

• PDH కాంప్లెక్స్‌కు ఐదు కోఎంజైమ్‌లు అవసరం; TPP, లిపోమైడ్, FAD, CoA & NAD+

• మొత్తం ప్రతిచర్య

• PDH ద్వారా ఉత్ప్రేరకమైన హైడ్రాక్సీథైల్ TPPని ఇవ్వడానికి పైరువేట్ డీకార్బాక్సిలేట్ చేయబడింది

• డైహైడ్రోలిపాయిల్ ట్రాన్సెటైలేస్ ఎసిటైల్ లిపోమైడ్ ఏర్పడటానికి దారి తీస్తుంది మరియు ఎసిటైల్ కోఎను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎసిటైల్ సమూహాన్ని కోఎంజైమ్ Aకి బదిలీ చేస్తుంది.

• తగ్గిన లిపోఅమైడ్ డైహైడ్రో లిపోయిల్ డీహైడ్రోజినేస్ ద్వారా ఆక్సిడైజ్ చేయబడిన లిపోమైడ్‌గా మార్చబడినప్పుడు చక్రం పూర్తవుతుంది, ఇక్కడ తగ్గింపు సమానమైన వాటిని FADకి బదిలీ చేస్తుంది.

• FADH2 క్రమంగా, NADH + H+ని అందించడానికి తగ్గించే సమానమైన వాటిని NAD+కి బదిలీ చేస్తుంది, ఇది ETCలోకి ప్రవేశించి 3 ATPని ఇస్తుంది (గ్లూకోజ్ నుండి ఏర్పడిన పైరువేట్ యొక్క 2 మోల్స్ నుండి 6 ATP)

క్రెబ్ యొక్క చక్రం

• సిట్రిక్ యాసిడ్ సైకిల్/ట్రైకార్బాక్సిలిక్ యాసిడ్ (TCA) చక్రం అని కూడా పిలుస్తారు

• శరీరానికి శక్తి సరఫరా కోసం చాలా ఇంప్ మెటబాలిక్ మార్గం

• దాదాపు 65-70% ATP సంశ్లేషణ చేయబడింది

• ఎసిటైల్ CoA నుండి CO2 & H2O వరకు ఆక్సీకరణను కలిగి ఉంటుంది

• శరీరం వినియోగించే మొత్తం O2లో 2/3 TCA కోసం ఉపయోగించబడుతుంది

• కార్బోహైడ్రేట్లు, కొవ్వులు & అమైనో ఆమ్లాల కోసం ఇది చివరి మార్గం

• అమైనో ఆమ్లాలు, గ్లూకోజ్, హేమ్ మొదలైన వాటి సంశ్లేషణకు అవసరమైన అనేక మధ్యవర్తులను అందిస్తుంది

• 1937లో హన్స్ అడాల్ఫ్ క్రెబ్స్ ప్రతిపాదించారు

• TCA చక్రం యొక్క ఎంజైమ్‌లు మైటోకాన్డ్రియల్ మ్యాట్రిక్స్‌లో ఉన్నాయి

• క్రెబ్స్ చక్రం ప్రాథమికంగా 6C సిట్రేట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి 4C xaloacetateతో 2C ఎసిటైల్ CoA కలయికను కలిగి ఉంటుంది.

• ప్రతిచర్యలలో, 2C CO2కి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది & ఆక్సలోఅసెటేట్ పునరుత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు రీసైకిల్ చేయబడుతుంది

• సిట్రిక్ యాసిడ్ చక్రంలో ఆక్సలోఅసెటేట్ ఉత్ప్రేరక పాత్ర పోషిస్తుంది

క్రెబ్ చక్రం యొక్క ప్రతిచర్యలు:

• PDH కాంప్లెక్స్ ద్వారా పైరువేట్ నుండి ఎసిటైల్ CoA వరకు ఆక్సీకరణ డీకార్బాక్సిలేషన్ గ్లైకోలిసిస్ & TCA చక్రం మధ్య అనుసంధాన లింక్

సిట్రిక్ యాసిడ్ చక్రం యొక్క ప్రతిచర్యలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

1. ఎసిటైల్-CoA నుండి సిట్రేట్

2. సిట్రేట్ నుండి ఐసోసిట్రేట్

3. ఐసోసిట్రేట్ నుండి ά-కెటోసిట్రేట్

4. ఆక్సాలోసుసినేట్ టు ά-కెటోగ్లురేట్

5. ά-ketoglurate నుండి Succinyl-CoA

6. Succinyl-CoA టు సక్సినేట్

7. ఫ్యూమరేట్‌కు సక్సినేట్ చేయండి

8. మలేట్ కు ఫ్యూమరేట్

9. మలేట్ టు ఆక్సలోఅసెటేట్

1. సిట్రేట్ ఏర్పడటం: ఎసిటైల్ CoA సిట్రేట్ సింథేస్ ద్వారా ఆక్సలోఅసెటేట్‌తో ఘనీభవించి సిట్రేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది

సిట్రేట్ ఒక ఇంటర్మీడియట్ సిస్-అకోనిటేట్ ఏర్పడటంతో అకోనిటేస్ ద్వారా ఐసోసిట్రేట్‌గా ఐసోమరైజ్ చేయబడుతుంది.

2. ఎ-కెటోగ్లుటరేట్ ఏర్పడటం: ఎంజైమ్ ఐసోసిట్రేట్ డీహైడ్రోజినేస్ ఐసోసిట్రేట్‌ను ఆక్సాలోసుసినేట్‌గా మరియు తరువాత α- కెటోగ్లుటరేట్‌గా మార్చడాన్ని ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది. NADH ఏర్పడటం & CO2 విడుదల జరుగుతుంది

3. α-కెటోగ్లుటరేట్‌ను సక్సినైల్ CoAగా మార్చడం:

• ఈ దశ ఆక్సిడేటివ్ డీకార్బాక్సిలేషన్ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, α-కెటోగ్లుటరేట్ డీహైడ్రోజినేస్ కాంప్లెక్స్ ద్వారా ఉత్ప్రేరకమవుతుంది

• ఈ ఎంజైమ్ ఐదు సహ కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది-TPP, లిపోమైడ్, NAD+, FAD & CoA

4. సక్సినేట్ ఏర్పడటం:

• Succinyl CoA సక్సినేట్ థియోకినేస్ ద్వారా సక్సినేట్‌గా మార్చబడుతుంది

• ఈ ప్రతిచర్యలో, GDP CTPకి ఫాస్ఫోరైలేట్ చేయబడింది (సబ్‌స్ట్రేట్ స్థాయి ఫాస్ఫోరైలేషన్)                

GTP + ADP ↔ATP + GDP

• GTP న్యూక్లియోసైడ్ డైఫాస్ఫేట్ కినేస్ ద్వారా ATPగా మార్చబడుతుంది

5. సక్సినేట్‌ను ఫ్యూమరేట్‌గా మార్చడం:

• సక్సినేట్ సక్సినేట్ డీహైడ్రోజినేస్ ద్వారా ఫ్యూమరేట్‌కు ఆక్సీకరణం చెందుతుంది

• ఈ చర్యలో FADH2 ఉత్పత్తి జరుగుతుంది

9. మలేట్ ఏర్పడటం:

• ఫ్యూమరేస్ H2O చేరికతో ఫ్యూమరేట్‌ను మేలేట్‌గా మార్చడాన్ని ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది

10. మేలేట్‌ను ఆక్సలోఅసెటేట్‌గా మార్చడం:

• మలేట్ డీహైడ్రోజినేస్ ద్వారా ఆక్సలోఅసెటేట్‌గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది

• ఇక్కడ NADH సంశ్లేషణ జరుగుతుంది

• ఆక్సాలోఅసెటేట్ పునరుత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది అసిటైల్ CoA యొక్క మరొక అణువుతో కలిపి చక్రాన్ని కొనసాగించగలదు

TCA చక్రం యొక్క సారాంశం

ఎసిటైల్ CoA + 3NAD ⁺ + FAD + CDP + Pi + 2H ₂ O → 2CO ₂ + 3NADH + 3H ⁺ + FADH ₂ + GTP + CoA

క్రెబ్స్ చక్రం యొక్క నిరోధకాలు

TCA సైకిల్ ఎనర్జిటిక్స్:

• TCA చక్రంలో, 4 తగ్గింపు క్వివాలెంట్‌లు (3 NADHగా మరియు ఒకటి FADH2గా) ఉత్పత్తి చేయబడతాయి

• ETC ద్వారా 3 NADH యొక్క ఆక్సీకరణ 9 ATP సంశ్లేషణ చేయబడింది

• ETC ద్వారా 1FADH2 యొక్క ఆక్సీకరణ 2 ATP సంశ్లేషణ చేయబడింది

• 1 GTP ATPకి మార్చబడింది

• ఈ విధంగా, ఒక ఎసిటైల్ CoA నుండి 12 ATP ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది

సిట్రిక్ యాసిడ్ సైకిల్ నియంత్రణ: ఎంజైమ్‌లు లేదా ADP స్థాయి లభ్యత ద్వారా నియంత్రణ

• సిట్రేట్ సింథేస్ → ATP, NADH, ఎసిటైల్ CoA & సక్సినైల్ CoA ద్వారా నిరోధించబడింది

• lsocitrate డీహైడ్రోజినేస్ → ATP మరియు NADH ద్వారా నిరోధించబడుతుంది

• α-కెటోగ్లుటరేట్ డీహైడ్రోజినేస్ → సక్సినిల్ CoA & NADH ద్వారా నిరోధించబడింది

• P → ADP యొక్క తగినంత స్థాయిలు అందుబాటులో లేనట్లయితే, ETC ద్వారా NADH మరియు FADH2 యొక్క ఆక్సీకరణ ఆగిపోతుంది

• NADH & FADH2 సంచితం ఎంజైమ్‌ల నిరోధానికి దారి తీస్తుంది మరియు TCA చక్రం కొనసాగడానికి అవసరమైన NAD+ మరియు FAD సరఫరాను కూడా పరిమితం చేస్తుంది.

TCA చక్రం యొక్క ఉభయచర స్వభావం

• TCA చక్రం శరీరానికి అవసరమైన అనేక సమ్మేళనాల సంశ్లేషణ కోసం వివిధ మధ్యవర్తులను అందిస్తుంది

• TCA చక్రం ప్రకృతిలో ఉత్ప్రేరక మరియు అనాహోలిక్ రెండూ, కాబట్టి ఉభయచరంగా పరిగణించబడుతుంది

• TCA చక్రం గ్లూకోనోజెనిసిస్, ట్రాన్స్‌మినేషన్ మరియు డీమినేషన్‌లో చురుకుగా పాల్గొంటుంది

• అతి ముఖ్యమైన అనాబాలిక్ ప్రతిచర్యలు

1. ఆక్సలోఅసెటేట్ & α-కెటోగ్లుటరేట్:

• అస్పార్టేట్ మరియు గ్లుటామేట్ సంశ్లేషణకు పూర్వగాములుగా పనిచేస్తాయి, ఇవి ఇతర అనవసరమైన ఆమ్లాలు, ప్యూరిన్లు మరియు పిరిమిడిన్‌ల సంశ్లేషణకు అవసరమవుతాయి.

2. Succinyl CoA పోర్ఫిరిన్స్ మరియు హేమ్ సంశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది

3. మైటోకాన్డ్రియాల్ సి ఇట్రేట్ సైటోసోల్‌కు రవాణా చేయబడుతుంది, ఇక్కడ కొవ్వు ఆమ్లాలు, స్టెరాల్స్ మొదలైన వాటి యొక్క బయోసింథసిస్ కోసం ఎసిటైల్ CoAని అందించడానికి ఇది విడదీయబడుతుంది.

అనాప్లెరోసిస్ లేదా అనాప్లెరోటిక్ ప్రతిచర్యలు

• సిట్రిక్ యాసిడ్ చక్రం యొక్క మధ్యవర్తులను పూరించడానికి సంబంధించిన ప్రతిచర్యలను అనాప్రోటిక్ ప్రతిచర్యలు లేదా అనాప్లెరోసిస్ అంటారు.

1. పైరువేట్ కార్బాక్సిలేస్ పైరువేట్‌ను ఆక్సలోఅసెటేట్‌గా మార్చడాన్ని మరియు ATP ఆధారిత కార్బాక్సిలేషన్ ప్రతిచర్యను ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది

పైరువేట్ + CO2 + ATP → ఆక్సాలోఅసెటేట్ + ADP + పై

2. NADP+ ఆధారిత మలేట్ డీహైడ్రోజినేస్ ద్వారా పైరువేట్ మాలేట్‌గా మార్చబడుతుంది

పైరువేట్ + CO2+ NADPH+ H+ ↔ Malate + NADPH++H2O

3. ట్రాన్సామినేషన్ అనేది అమైనో గ్రూప్‌ను కీటో గ్రూపుకు బదిలీ చేయడం మరియు అది కీటో యాసిడ్‌గా మార్చబడుతుంది

α-ketoglutarate మరియు oxaloacetate ఏర్పడటం ఈ విధానం ద్వారా జరుగుతుంది

4. గ్లుటామేట్ డీహైడ్రోజినేస్ చర్య ద్వారా α-కెటోగ్లుటరేట్‌ను గ్లూటామేట్ నుండి కూడా సంశ్లేషణ చేయవచ్చు.

గ్లుటామేట్ + NADP ⁺ + HO → α-కెటోగ్లుటరేట్ + NADPH + H ⁺ + NH ⁴⁺

సారాంశం

• పైరువేట్ PDH ద్వారా అసిటైల్ CoAగా మార్చబడుతుంది మరియు ఇది ఒక తిరుగులేని ప్రతిచర్య

• PDH కాంప్లెక్స్‌కు ఐదు కోఎంజైమ్‌లు అవసరం; TPP, లిపోమైడ్, FAD, CoA & NAD+

• సిట్రిక్ యాసిడ్ సైకిల్/ట్రైకార్బాక్సిలిక్ యాసిడ్ (TCA) చక్రం అని కూడా పిలుస్తారు

• 12 ATP ఒక ఎసిటైల్ CoA నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది

• సిట్రేట్ సింథేస్, ల్సోసిట్రేట్ డీహైడ్రోజినేస్ & α-కెటోగ్లుటరేట్ డీహైడ్రోజినేస్ TCA సైకిల్ నియంత్రకాలు

• TCA చక్రం ప్రకృతిలో ఉత్ప్రేరక మరియు అనాహోలిక్ రెండూ, కాబట్టి ఉభయచరంగా పరిగణించబడుతుంది

వివరణాత్మక PDF గమనికల కోసం డౌన్‌లోడ్ బటన్‌పై క్లిక్ చేయండి