क्रेब्स चक्र

" पहला भाग

क्रेब्स चक्र के चौथे चरण को उत्प्रेरित करने वाला एंजाइम है α-कीटो ग्लूटारेट डिहाइड्रोजनेज; यह एंजाइम पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज के समान एक एंजाइम कॉम्प्लेक्स है। दोनों 48-60 प्रोटीन से बने होते हैं जिसमें तीन अलग-अलग एंजाइमेटिक गतिविधियों को मान्यता दी जाती है और एक ही एंजाइमेटिक कॉफ़ैक्टर्स भी होते हैं; बहुत समान एंजाइम हैं क्योंकि वे समान सब्सट्रेट पर कार्य करते हैं: पाइरूवेट और एल दोनों "α-कीटो ग्लूटारेट, हैं α- कीटो एसिड। दो एंजाइमेटिक कॉम्प्लेक्स की क्रिया का तंत्र समान है।
थायमिन पाइरोफॉस्फेट द्वारा कार्बोनिल (C = O) पर हमला "α-केटोग्लूटारेट, इसके डीकार्बोक्सिलेशन की ओर जाता है और कार्बोक्सीहाइड्रॉक्सी प्रोपाइल व्युत्पन्न बनता है। लिपोएमाइड के बाद के स्थानांतरण के साथ, एक आंतरिक रेडॉक्स प्रक्रिया होती है, जिससे लिपोएमाइड कार्बोक्सी-व्युत्पन्न या सक्किनिल लिपोएमाइड प्राप्त होता है।
succinyl lipoamide तब succinyl coenzyme A (जो क्रेब्स चक्र में जारी रहता है) देने के लिए कोएंजाइम A के साथ प्रतिक्रिया करता है और कम किए गए लिपोएमाइड को FAD द्वारा पुन: ऑक्सीकृत किया जाता है: FADH2 जो बनता है वह NAD + द्वारा पुनः ऑक्सीकृत होता है और NADH प्राप्त होता है। इस चरण में, इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में, कार्बनयुक्त कंकाल से कार्बन का दूसरा निष्कासन हुआ।

कोएंजाइम ए से जुड़ा एक एसाइल समूह सक्रिय रूप में होता है, यानी इसमें उच्च ऊर्जा सामग्री होती है: इसलिए सक्किनिल कोएंजाइम ए की ऊर्जा का दोहन करना संभव है।

क्रेब्स चक्र के पांचवें चरण में, सक्किनिल कोएंजाइम ए की क्रिया के अधीन है सक्सीनिल थियोकिनेस; इसकी क्रिया के तरीके के बारे में दो परिकल्पनाएँ की गई हैं: हम दोनों में से केवल एक का वर्णन करेंगे क्योंकि यह सबसे अधिक मान्यता प्राप्त है। इस परिकल्पना के अनुसार, succinyl coenzyme A पर एंजाइम के एक हिस्टिडीन (Hys) के नाइट्रोजन द्वारा हमला किया जाता है: कोएंजाइम A मुक्त होता है और हिस्टिडाइन से प्राप्त एक व्यसन एक मध्यवर्ती के रूप में बनता है, जो कि succinyl-enzyme (या succinyl-Hys) है। ); एक ऑर्थोफॉस्फेट इस मध्यवर्ती पर कार्य करता है, जिससे सक्सेनेट की रिहाई और फॉस्फोएंजाइम का निर्माण होता है। ग्वानोसिन डिफॉस्फेट (जीडीपी) द्वारा हमला किया गया फॉस्फोएंजाइम, गुआसनोसिन ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी) का उत्पादन करता है और एंजाइम जारी होता है। ऊर्जा की दृष्टि से GTP = ATP: ऊर्जा प्रदान करने वाला बंधन दोनों प्रजातियों में समान है (यह फॉस्फोरिल Β और फॉस्फोरिल γ के बीच का एनहाइड्राइड बंधन है)। कुछ मामलों में, जीटीपी का उपयोग उच्च ऊर्जा सामग्री वाली सामग्री के रूप में किया जाता है, लेकिन आमतौर पर, जीटीपी एंजाइम की क्रिया द्वारा एटीपी में परिवर्तित हो जाता है। न्यूक्लियोसाइड डिफोस्फो किनेस (एनडीपीके); कोशिकाओं में पाया जाने वाला एक एंजाइम है और निम्नलिखित प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करता है:

N1TP + N2DP → N1DP + N2TP

जेनेरिक NiTP® न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट
जेनेरिक NiDP® न्यूक्लियोसाइड डिपोस्फेट

यह एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है; हमारे मामले में ऐसा होता है:

जीटीपी + एडीपी → जीडीपी + एटीपी

इसलिए यह अभिकर्मकों की सांद्रता में छोटे बदलावों के लिए भी दाईं या बाईं ओर आगे बढ़ सकता है।
यदि क्रेब्स चक्र ऊर्जा की आवश्यकता से अधिक एटीपी के उत्पादन की ओर ले जाने के लिए इतनी गति से आगे बढ़ता है, तो एडीपी की दुर्लभ उपलब्धता होती है जबकि बहुत अधिक एटीपी होता है: न्यूक्लियोसाइड डिफॉस्फो कीनेस द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया होती है, तो, बाईं ओर निर्देशित (जीटीपी जमा होता है अगर न्यूक्लियोसाइड डिफोस्फो किनेस में पर्याप्त सब्सट्रेट यानी एडीपी नहीं होता है)। इसलिए जीटीपी ऊर्जा उपलब्धता का संकेत है और इसलिए क्रेब्स चक्र को धीमा कर देता है।
क्रेब्स चक्र के छठे चरण की क्रिया द्वारा फ्यूमरेट का निर्माण होता है सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज; यह एंजाइम एक स्टीरियो स्पेसिफिक प्रतिक्रिया देता है क्योंकि असंतृप्त (यह एक एल्केन है) ट्रांस हमेशा बनता है, यानी फ्यूमरेट (जबकि सीआईएस आइसोमर नरेट है)। सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पर पाया जाता है, जबकि क्रेब्स चक्र के अन्य सभी एंजाइम पूरे माइटोकॉन्ड्रियन में बिखरे होते हैं।
सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज में एक सहकारक के रूप में FAD होता है; यह ऑक्सालोएसेटेट (फीड-बैक निषेध) द्वारा बाधित होता है, जबकि इसके सकारात्मक न्यूनाधिक (एक्टिवेटर) के रूप में सक्सेनेट और फ्यूमरेट होता है। इसके उत्प्रेरक। आइए समझने की कोशिश करें कि क्रेब्स चक्र के अंतिम चरण में कूदकर क्यों। क्रेब्स चक्र को ऊर्जा की आवश्यकता होती है इसलिए रोगी से ऑक्सालोसेटेट प्राप्त करने की एकमात्र संभावना यह है कि रोगी की एकाग्रता बहुत अधिक है: मैलेट कोशिकाओं में उच्चतम सांद्रता वाले मेटाबोलाइट्स में से एक है। प्रतिक्रिया जो मैलेट को ऑक्सालोसेटेट में परिवर्तित करती है, वह भी अनुकूल है तथ्य यह है कि साइट्रेट सिंथेज़ की क्रिया द्वारा ऑक्सालोसेटेट की सांद्रता कम रखी जाती है। सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया, फिर, एक स्व-खिला प्रतिक्रिया है और यह एकमात्र तरीका है जिससे मैलेट को ऑक्सालोसेटेट में परिवर्तित किया जा सकता है।
माइटोकॉन्ड्रियल मैलेट की सांद्रता साइटोप्लाज्मिक मैलेट की सांद्रता के साथ संगत होनी चाहिए: केवल जब माइटोकॉन्ड्रियल मैलेट की सांद्रता इतनी अधिक हो कि मैलेट को ऑक्सालोसेटेट (क्रेब्स चक्र में) में बदलने की गारंटी हो, तो मैलेट का भी उपयोग किया जा सकता है अन्य तरीके (जो साइटोप्लाज्मिक हैं): साइटोप्लाज्म में मैलेट को ऑक्सालोएसेटेट में परिवर्तित किया जा सकता है जिसमें से ग्लूकोनोजेनेसिस के माध्यम से जीओटी (यह एक ट्रांसएमिनेस है) या ग्लूकोज की क्रिया द्वारा एस्पार्टेट प्राप्त किया जा सकता है।
हम क्रेब्स चक्र के सातवें चरण में लौटते हैं, यह एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है फ्यूमरासी: L-malate बनाने के लिए स्टीरियो स्पेसिफिक तरीके से पानी डाला जाता है।
क्रेब्स चक्र के अंतिम चरण में, जिसके बारे में हम पहले ही बोल चुके हैं, की क्रिया मैलेट डिहाइड्रोजनेज. यह एंजाइम अपनी उत्प्रेरक क्रिया के लिए NAD + अणु का उपयोग करता है।
इस प्रकार हमने क्रेब्स चक्र के विभिन्न चरणों का विवरण समाप्त किया है।
क्रेब्स चक्र पूरी तरह से प्रतिवर्ती है।

क्रेब्स चक्र की गति को बढ़ाने के लिए उस चक्र में मौजूद मेटाबोलाइट्स की सांद्रता को बढ़ाया जा सकता है; क्रेब्स चक्र की गति को बढ़ाने के लिए रणनीतियों में से एक पाइरूवेट के हिस्से को परिवर्तित करना है जो माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सालोसेटेट (पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज की क्रिया द्वारा) में प्रवेश करता है और इसे एसिटाइल कोएंजाइम ए में परिवर्तित नहीं करता है: इस प्रकार ऑक्सालोसेटेट की एकाग्रता को बढ़ाता है। क्रेब्स चक्र का मेटाबोलाइट है और इसलिए, पूरे चक्र की गति को बढ़ाता है।

क्रेब्स चक्र में तीन NAD + को तीन NADH और एक FAD को FADH2 में परिवर्तित किया जाता है और, इसके अलावा, एक GTP प्राप्त किया जाता है: क्रेब्स चक्र से प्राप्त अपचायक शक्ति को चैनल करके, आगे ATP का उत्पादन किया जाता है; श्वसन श्रृंखला में, कम करने की शक्ति को NADH और FADH2 से ऑक्सीजन में स्थानांतरित किया जाता है: यह स्थानांतरण माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली पर स्थित एंजाइमों की एक श्रृंखला के कारण होता है, जो उनकी क्रिया में, एटीपी के उत्पादन की ओर ले जाता है।
श्वसन श्रृंखला की प्रक्रियाएं एक्सर्जोनिक प्रक्रियाएं हैं और मुक्त ऊर्जा का उपयोग एटीपी के उत्पादन के लिए किया जाता है सेल का उद्देश्य एटीपी के संश्लेषण को बनाने के लिए एक्सर्जोनिक प्रक्रियाओं का दोहन करना है। एनएडीएच के प्रत्येक अणु के लिए जो श्वसन श्रृंखला में प्रवेश करता है, एटीपी के 2.5 अणु प्राप्त होते हैं और प्रत्येक एफएडीएच 2 के लिए एटीपी के 1.5 अणु प्राप्त होते हैं; यह विविधता इस तथ्य के कारण है कि FADH2 NADH की तुलना में निचले स्तर पर श्वसन श्रृंखला में प्रवेश करता है।
एरोबिक चयापचय की कम करने की शक्ति के साथ, 30-32 एटीपी (219-233 किलो कैलोरी / मोल) लगभग 33% की दक्षता के साथ प्राप्त होते हैं (अवायवीय चयापचय की दक्षता लगभग 2% है)।