Citrátový cyklus. Syntéza hernu
11
Citrátový cyklus - struktura a triviální/systematické názvy intermediátů, enzymy a kofaktory, látková bilance, smysl a jeho postavení v metabolismu, regulace, anabolické a anaplerotické reakce. Oxidační dekarboxylace. Hem - struktura, biosyntéza.
Průběh citrátového cyklu
acetyl~CoA
1. Doplňte strukturní vzorce všech intermediátů a názvy enzymů citrátového cyklu.
2. Určete, o jaký typ reakce se jedná u reakcí 1-8 citrátového cyklu.
3. Uveďte příklady vzniku acetyl-CoA v matrix mitochondrie.
4. Zdůvodněte, proč není možná dehydrogenace citrátu.
5. Popište odlišnosti v mechanismu dekarboxylace isocitiálu a 2-oxoglutarátu.
6. Která látka se chová jako kompetitívní inhibitor sukcinátdehydrogenasy?
7. Které kofaktory jsou potřebné pro funkčnost citrátového cyklu?
8. Vyjádřete rovnicí celkovou látkovou bilanci citrátového cyklu:
acelyl-CoA + ..NAD+ +... + ... + HP042" + íf + 2 H20 -> ,.. + ... + ... +,.. + ... + GTP'1
69
Oxidační dekarfaoxylace 2-oxoglutaiátu
2-oxudularáldehydrogeiiasovv komplex
9. Popište průběh oxidační dekarboxylace 2-oxogiutarátu, doplňte chybějící části.
10. Kde dochází v enzymovém komplexu k oxidaci a které složky slouží jako akceptory elektronů? I 1. Napišle sumární rovnici oxidační dekarboxylace 2-oxogIutarátu.
12. Uveďte další příklady oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin, s kterými jste se setkali při studiu.
13. Které koťaktory se účastní oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin?
14. Deficit kterých vitaminů může narušit průběh oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin?
70
Regulace citrátového cyklu
pyruvát
Dnlší faktory ovlivňující aktivitu enzymů citrátového cyklu: oxalacetát inhibttje ©, sukcinyl-CoA inhibuje CD
15. Které enzymy jsou klíčové pro regulaci citrátového cyklu?
16. Které faktory ovlivňují jejich aktivitu? Které z nich působí jako allosterický modulátor (negativní, pozitivní), které jako zpětnovazebný kompetitivní inhibitor?
17. Čím je limitován průběh citrátového cyklu v buňce, která nemá dostatečný přísun kyslíku?
18. Co se děje s citrátem, pokud isocitrátdehydrogenasa je inhibována vysokým poměrem NADH/NÄD"?
19. Fluoroacetát je silně toxická látka. Který enzym je touto sloučeninou inhibován?
20. Jedním z faktorů ovlivňujícím rychlost citrátového cykluje dostupnost jeho výchozích substrátů. Rovnováha reakce © je však silně posunuta na stranu malátu (K ~ 10). Na čem závisí posun rovnováhy ve prospěch oxalacetátu?
21. Jakým způsobem je metabolizován acctyl-CoA v hepalocytech v případě, že je ho nadbytek a současně: a) buňka má dostatek ATP; b) buňka má nedostatek oxalacetátu?
71
Doplňující (anaplerotické) reakce citrátového cyklu
22. Která z anaplerotických reakcí naznačených ve schématu je najvýznamnejší?
23. Uveďte názvy enzymů, katalyzující vznik oxalaeelálu v anaplerotických reakcích.
24. Které aminokyseliny poskytují svým katabolismem fumarát? Které z nich jsou neesenciální?
25. Který vitamin je potřebný při přeměně propionyl-CoA na sukcinyl-CoA?
Karboxylace pyruvátu pyruváfkaiboxylasou
acetyi~CoA
72
26. Popište mechanismus karboxylace pyruvátu. Ve kterém buněčném komparlmenlu probíhá?
27. Který kofaktor je nezbytný pro funkci pyruvátkarboxylasy?
Redukční karboxylace pyruvátu (cytosoi)
Jablečný enzym"
pyruvát + C02 + NADPH + H+ -    L-maiát + NADP+
Zpětná reakce je jedním ze zdrojů NADPII potřebných pro syntézu mastných kyselin
Anabolické funkce citrátového cyklu
glukoneogeneze
acetyl~CoA
■4- oxalacetát
malá t
citrátový cyklus
citrát
\
------r>    acelyl -CoA
OA /\
2-oxoglutarát
sukcinyl-CoA
syntéza hernu
GABA
(CNS)
Gin
28. V uvedeném schématu naznačená přeměna 2-oxogIutarátti na .................může probíhat
2 různými reakcemi. O jaký typ reakcí se jedná?
29. Jakým mechanismem se dostává citrát do cytoplasmy a jaký je jeho další osud?
30. Glutamin a sloučenina vznikající transaminací z oxalacetátu jsou využívány při syntéze základních složek nukleových kyselin? Uveďte kterých.
73
Biosyntéza hernu
»lycin
ALA-synthasa <:).-
C02
5-aminoIcvulinát (ALA)
ALA
2x
MATRIX MITOCHONDRIE
CYTOPLASMA
:0
H EM
A
Fc
protoporiyrin IX
©
vznik methinových můstků
prolopoďynnogen IX
@  vznik vinylů (cykly A, B) kopropoifyrinogen lil
©
vznik methylů 4 CO,
poifobilinogen (PBG)
4x ©
4NH3
lineární tetrapyrrol
spontánně
uroporfyrinogen I
'/b\
M l-l
A  N H
HN C
H M
\W/
uroporfyrinogen III (doplňte subslitiienty)
31. Ve kterých buněčných kompartmentech a ve kterých tkáních probíhá biosyntéza hernu?
32. Jaké jsou hlavní odlišnosti ve struktuře a ve vlastnostech porfyrinogenů a porfyrinů?
33. Který enzym je klíčový v regulaci biosyntézy hernu? Které faktory ovlivňují jeho aktivitu?
34. Proč řada léků (xenobiolik) zvyšuje aktivitu ALA-synthasy?
35. Pojmenujte enzymy, které jsou potřebné pro přeměnu 4 PBG na uropoďyrinogen III.
36. Uveďte příklady proteinů, které používají hem jako kofaktor,
74