واکنش‌های شیمیایی اسید سیتریک

در این بخش از زکیه تجارت قصد داریم که با شما در ارتباط با واکنش‌های شیمیایی اسید سیتریک صحبت کنیم. واکنش‌های شیمیایی چرخه اسید سیتریک با واکنش بین استیل کوآ و اگزالواستات چهار کربنه شروع می‌شود تا اسید سیتریک شش کربنه تشکیل شود. در طی مراحل بعدی چرخه، دو کربن از شش کربن اسید سیتریک به‌عنوان دی اکسید کربن باقی می‌مانند تا درنهایت محصول چهار کربنه، اگزالواستات، تولید شود که در مرحله اول چرخه بعدی دوباره استفاده می‌شود. در طی هشت واکنشی که اتفاق می‌افتد برای هر مولکول استیل کوآ، چرخه سه NADH و یک فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD/FADH₂) به همراه یک مولکول ATP تولید می‌کند.

واکنش اول: سیترات سنتاز

اولین واکنش چرخه اسید سیتریک توسط آنزیم سیترات سنتاز کاتالیز می‌شود. در این مرحله اگزالواستات به استیل کوآ متصل می‌شود تا اسید سیتریک تشکیل شود. هنگامی‌که دو مولکول به هم متصل می‌شوند یک مولکول آب به استیل حمله می‌کند که منجر به آزاد شدن کو آنزیم A از کمپلکس می‌شود.

واکنش دوم: آکنتیناز

واکنش بعدی چرخه اسید سیتریک توسط آنزیم آکنتیناز کاتالیز می‌شود. در این واکنش یک مولکول آب از اسید سیتریک خارج می‌شود و سپس در محل دیگری قرار می‌گیرد. اثر کلی این تبدیل این است که گروه _OH از موقعیت 3 به 4 روی مولکول منتقل می‌شود. این تبدیل مولکول ایزوسیترات را ایجاد می‌کند.

واکنش سوم: ایزوسیترات دهیدروژناز

دو رویداد در واکنش 3 چرخه اسید سیتریک رخ می‌دهد. در اولین واکنش اولین نسل NADH خود را از NAD می‌بینیم. آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز اکسیداسیون گروه OH را در موقعیت 4 ایزوسیترات کاتالیز می‌کند تا یک ماده حد واسط تولید کند که سپس یک مولکول دی اکسید کربن از آن حذف می‌شود تا آلفا کتوگلوتارات تولید شود.

واکنش چهارم: آلفا کتوگلوتارات دهیدروژناز

در واکنش 4 چرخه اسید سیتریک، آلفا کتوگلوتارات یک مولکول دی اکسید کربن را از دست می‌دهد و کو آنزیم A به‌جای آن اضافه می‌شود. دکربوکسیلاسیون با کمک NAD انجام می‌شود که به NDAH تبدیل می‌شود. آنزیمی که این واکنش را کاتالیز می‌کند آلفا کتوگلوتارات دهیدروژناز است. مکانیسم این تبدیل بسیار شبیه به آنچه در چند مرحله اول متابولیسم پیرووات رخ می‌دهد است. مولکول حاصل سوکسینیل کوآ نام دارد.

واکنش پنجم: سوکسینیل کوآ سنتتاز

آنزیم سوکسینیل کوآ سنتتاز پنجمین واکنش چرخه اسید سیتریک را کاتالیز می‌کند. در این مرحله یک مولکول گوانوزین تری فسفات (GTP) سنتز می‌شود. GTP مولکولی است که ازنظر ساختار و خواص پرانرژی بسیار شبیه به ATP است و می‌تواند به همان شکل در سلول‌ها استفاده شود. سنتز GTP با افزودن یک گروه فسفات آزاد به یک مولکول GDP اتفاق می‌افتد. در این واکنش یک گروه فسفات آزاد ابتدا به مولکول سوکسینیل کوآ حمله می‌کند و CoA را آزاد می‌کند. پس‌ازاینکه فسفات به مولکول متصل شد به GDP منتقل می‌شود تا GTP را تشکیل دهد. محصول حاصل مولکول سوکسینات است.

واکنش ششم: سوکسینات دهیدروژناز

آنزیم سوکسینات دهیدروژناز حذف دو هیدروژن از سوکسینات را در ششمین واکنش چرخه اسید سیتریک کاتالیز می‌کند. در واکنش یک مولکول FAD کو آنزیمی شبیه NAD به FADH₂ کاهش می‌یابد زیرا هیدروژن‌های سوکسینات را می‌گیرد. محصول این واکنش فومارات است. FAD مانند NAD فرم اکسیدشده است درحالی‌که FADH₂ شکل کاهش‌یافته است. اگرچه FAD و NAD نقش‌های اکسیداتیو و کاهشی یکسانی را در واکنش‌ها انجام می‌دهند، FAD و NAD روی کلاس‌‌های مختلفی از مولکول‌ها کار می‌کنند. FAD پیوندهای دو و سه‌گانه کربن-کربن را اکسید می‌کند درحالی‌که NAD عمدتاً پیوندهای کربن-اکسیژن را اکسید می‌کند.

واکنش هفتم: فوماراز

در این واکنش آنزیم فوماراز افزودن یک مولکول آب به فومارات را در قالب یک گروه _OH کاتالیز می‌کند تا مولکول L-malate تولید شود.

واکنش هشتم: مالات دهیدروژناز

در واکنش نهایی چرخه اسید سیتریک، ما اگزالواستات را با اکسید کردن L-malate با یک مولکول NAD برای تولید NADH بازسازی می‌کنیم.

نتیجه

ما اکنون بحث خود را در مورد واکنش‌هایی که چرخه اسید سیتریک را تشکیل می‌دهند به پایان رسانده‌ایم. در این مرحله مفید است که یک دقیقه وقت بگذارید و آنچه را که چرخه اسید سیتریک از یک مولکول استیل آکوا ایجاد کرده است، بررسی کنید. استیل آکوا به دو مولکول دی اکسید کربن اکسیدشده است. سه مولکول NAD به NADH کاهش یافت. یک مولکول GTP (معادل ATP) تولید شد. به خاطر داشته باشید که کاهش درواقع افزایش الکترون است. به‌عبارت‌دیگر مولکول‌های NADH و FADH₂ به‌عنوان حامل الکترون عمل می‌کنند و برای تولید ATP در مرحله بعدی متابولیسم گلوکز، یعنی فسفوریلاسیون اکسیداتیو، استفاده می‌شوند.