クエン酸回路

ピルビン酸

アセチル

クエン酸オキサロ酢酸

CoA

アコニット酸

イソクエン酸

cis-

ケトグルタル酸スクシニル

α-コハク酸

フマル酸

リンゴ酸

CoA

＊

＊

＊

＊＊: NAD または+

を必要とする反応FAD

クエン酸回路

呼吸とは？

酸素を吸って二酸化炭素を吐き出す

O2 CO2

H2O

Foods

酸素は電子を受け取る

ミトコンドリアMitochondria

外膜

マトリックス

内膜

産生工場．クエン酸回路、ATP 酸化等の反応はマトリックスで起こる．

β-

クエン酸回路

Citric acid cycleTCA cycle (tricarboxylic acid cycle)Krebs cycle

クエン酸　回路とは

C6

C5C4 TCA cycle

C4

クエン酸回路で起こること：CO 放出2C2 CO2

C6

C5C4

CO2

TCA cycle

C4

クエン酸回路で起こること：電子の放出

C2 CO2

C6

C5C4

CO2

TCA cycle

C4

e

ee

電子伝達系／呼吸鎖

NADH

NADH-Qreductase Q

cytochromereductase Cyt c

O2

cytochromeoxidase

FADH2in flavoprotein

e

NAD と+ NADP+

とFMN FAD

プロトン２個と電子２個を受け取り還元型となる

Coenzyme A (CoA)

チオエステルは普通のエステルと異なり、不安定で加水分解のが大きい。すなわち反応性に富む。∆G’

供与体：アセチルC2 CoA

pyruvate(C3)

acetyl CoA(C2)

CoA CO2

NAD+ NADH

pyruvate dehydrogenase complex

O=C-O-

C=O

CH3

CoA

C=O

CH3

受容体：オキサロ酢酸C2

oxaloacetate(C4)

acetyl CoA(C2)

CoA

H2O H+

O=C-COO -

CH2

COO- CoA

C=O

CH3

citrate(C6)

CH2-COO-

HO-C-COO -

CH2

COO-

citrate synthase

クエン酸の異性化

citrate(C6)

COO-

H-C-H

-OOC-C-OH

CH2

COO-

cis-aconitate(C6)

H

-OOC-C

-OOC-C

CH2

COO-

isocitrate(C6)

COO-

H-C-OH -OOC-C-H

CH2

COO-

H2O H2O

aconitase

からC6 へ C5

H+ CO2

isocitrate dehydrogenase

isocitrate(C6)

COO-

CH2

H-C-COO-

HO-C-H

COO-

oxalosuccinate(C6)

COO-

CH2

H-C-COO-

C=O

COO-

α-ketoglutarate(C5)

COO-

CH2

H-C-H

C=O

COO-

NADH + H+NAD+

からC5 へ C4

α-ketoglutarate dehydrogenase complex

α-ketoglutarate(C5)

COO-

CH2

CH2

C=O

COO-

NADH + CO2

NAD+

+ CoA

succinyl CoA(C4)

COO-

CH2

CH2

C=O

S-CoA

産生GTP

succinyl CoA synthetase

GTP + CoA-SH

GDP+Pi

succinate(C4)

COO-

CH2

CH2

C=O

OH

succinyl CoA(C4)

COO-

CH2

CH2

C=O

S-CoA

FADH 産生2

succinate dehydrogenase

FADH2FAD

fumarate(C4)

COO-

C-H

H-C

COO -

succinate(C4)

COO-

CH2

CH2

COO-

添加H2O

fumarase

malate(C4)

COO-

HO-C-H

H-C-H

COO -

fumarate(C4)

COO-

C-H

H-C

COO -

H2O

オキサロ酢酸の再産生

malate dehydrogenase

oxaloacetate(C4)

COO-

C=O

CH2

COO -

malate(C4)

COO-

HO-C-H

H-C-H

COO -

NADH + H+

NAD+

とpyruvate dehydrogenase complex α-ketoglutarate dehydrogenase

complex

α-keto acid

COO-

C=O

CH2

X

NADH + CO2

NAD+ + CoA-SH

CoA derivative

S-CoA

C=O

CH2

X

TPPLipoamideFAD

TPP

Lipoamide

アシル の生成CoA

クエン酸回路のもうひとつの役割生合成前駆体の合成

オキサロ酢酸クエン酸

ピルビン酸

アセチル

スクシニル

CoA

CoAケトグルタル酸α-

ポルフィリン アミノ酸

アミノ酸

Pyruvate ピルビン酸カルボキシラーゼ

carboxylase

CO2 + ATP + H2O

ピルビン酸Pyruvate

オキサロ酢酸Oxaloacetate

ADP + Pi + 2H+

COO-

C=O

CH3

COO-

C=O

CH2

COO-による活性化Acetyl CoA

糖新生

クエン酸回路

不足ATP

過剰ATP

“anaplerotic” reaction いっぱいにする“ ”

ピルビン酸からアセチル を生じる反応は不可逆である．

グルコース

ピルビン酸

アセチル

CoA

CoA

脂肪酸CO2

解糖糖新生

クエン酸回路 酸化

ピルビン酸脱水素酵素

β-

pyruvate dehydrogenase

の調節pyruvate dehydrogenase (PDH)

pyruvate acetyl CoA + NADH + H +

ATP

fatty acids

PDH

PDH kinase & phosphatase

NADH/NAD+ ratioacetyl CoA/CoA ratioATP/ADP ratio

PDH kinasePDH

(inactive)PDH

(active)PDH phosphatase

+-

pyruvate

+

↑Ca2+ insulin

ピルビン酸

アセチル

クエン酸オキサロ酢酸

CoA

アコニット酸

イソクエン酸

cis-

ケトグルタル酸スクシニル

α-コハク酸

フマル酸

リンゴ酸

CoA

ATP

+

-

ATP, NADH,アセチルCoA

-

ATP-ADP

スクシニルCoA,NADH

クエン酸回路の制御

-

＊

＊

＊

＊

＊

＊: NAD または+

を必要とする反応

細胞のエネルギー状態によって制御されている

FAD

の利用Acetyl CoA

Acetyl CoA

脂肪酸合成

TCA cycle

何が流れを決めるのか？

アセチル カルボキシラーゼ脂肪酸合成の

CoAkey enzyme

CoA

S

C=O

CH

アセチル3

CoA

CoA

S

C=O

CH2

O=C-O

マロニル

-

CoA

ATPHCO3

-ADP + Pi H+

クエン酸↑パルミトイル CoA↓AMP↓グルカゴン↓アドレナリン↓インシュリン↑

肝臓における脂肪の合成

insulin

glucose

pyruvate acetyl CoA

malonyl CoA

PDH

triacylglycerol

acetyl CoAcarboxylase