Title: 2. ročník / Biochémia / LS / 12. Citrát

Q: Kde prebieha cyklus trikarboxylových kyselín (TCA)?
A: V mitochondriálnej matrix (okrem sukcinátdehydrogenázy – tá je vo vnútornej mitochondriálnej membráne).

Q: Aká je úloha dýchacieho reťazca vo vzťahu k TCA cyklu?
A: Regeneruje NAD⁺ a FAD, ktoré sú potrebné pre oxidačné reakcie TCA.

Q: Aký je vstupný substrát pre TCA cyklus?
A: Acetyl-CoA.

Q: Z akých zdrojov vzniká acetyl-CoA?
A: Z pyruvátu (cez PDH komplex), z mastných kyselín (β-oxidácia), z ketolátok, niektorých aminokyselín.

Q: Aké sú produkty úplnej oxidácie acetyl-CoA v TCA cykle?
A: 2 CO₂, 3 NADH + H⁺, 1 FADH₂, 1 GTP (≈ 12 ATP po oxidatívnej fosforylácii).

Q: Aký typ metabolického procesu predstavuje TCA cyklus?
A: Amfibolický proces – má katabolickú aj anabolickú funkciu.

Q: Katabolická funkcia TCA cyklu?
A: Oxidácia acetyl-CoA → CO₂, tvorba redukčných ekvivalentov (NADH, FADH₂) → tvorba ATP.

Q: Anabolická funkcia TCA cyklu?
A: Poskytuje prekurzory pre glukoneogenézu, syntézu aminokyselín, mastných kyselín, porfyrínov a steroidov.

Q: Aký enzým katalyzuje prechod pyruvátu na acetyl-CoA?
A: Pyruvátdehydrogenázový komplex (PDHC).

Q: Kde sa nachádza PDH komplex?
A: V mitochondriálnej matrix.

Q: Chemická reakcia katalyzovaná PDH komplexom?
A: Pyruvát + CoA + NAD⁺ → Acetyl-CoA + NADH + H⁺ + CO₂.

Q: Koľko enzýmov obsahuje PDH komplex a ako sa volajú?
A: 3 enzýmy:
E1 – pyruvátdehydrogenáza
E2 – dihydrolipoyltransacetyláza
E3 – dihydrolipoyldehydrogenáza.

Q: Koľko kofaktorov potrebuje PDH komplex?
A: 5: TDP (vit. B₁), lipoamid, CoA (vit. B₅), FAD (vit. B₂), NAD⁺ (vit. B₃).

Q: Aká je úloha enzýmu E1 (PDH)?
A: Oxidačná dekarboxylácia pyruvátu za vzniku hydroxyetyl-TDP.

Q: Aká je úloha enzýmu E2 (dihydrolipoyltransacetyláza)?
A: Prenos acetylovej skupiny z lipoamidu na CoA → vznik acetyl-CoA.

Q: Aká je úloha enzýmu E3 (dihydrolipoyldehydrogenáza)?
A: Regeneruje oxidovanú formu lipoamidu, prenáša elektróny na NAD⁺ → NADH.

Q: Ktoré ióny sú potrebné pre funkciu PDH komplexu?
A: Mg²⁺.

Q: Aká je štruktúra PDH komplexu?
A: Multienzymový komplex – približne 60 E2 jednotiek v jadre, E1 a E3 na povrchu; Mr ≈ 7–8,5 milióna.

Q: Aký je účel organizácie PDH komplexu do multienzymovej štruktúry?
A: Koordinovaná katalýza, zvýšenie rýchlosti, minimalizácia vedľajších reakcií.

Q: Ako sa reguluje PDH komplex?
A: 1. Alostericky – inhibícia produktmi (NADH, acetyl-CoA, ATP)
2. Kovalentne – fosforylácia E1 (PDH kinázou)

Q: Čo robí PDH kináza (PDHK)?
A: Fosforyluje E1 → inaktivuje PDH.

Q: Čo stimuluje PDH kinázu?
A: ↑ ATP/ADP, ↑ NADH/NAD⁺, ↑ acetyl-CoA/CoA, ↑ cAMP.

Q: Čo inhibuje PDH kinázu?
A: Pyruvát.

Q: Čo robí PDH fosfatáza (PDHP)?
A: Defosforyluje E1 → aktivuje PDH.

Q: Čo aktivuje PDH fosfatázu?
A: Inzulín (v tukovom tkanive) a Ca²⁺ (v srdci a svaloch).

Q: Ako je PDH regulovaný pri hladovaní?
A: Zvýšená expresia PDH kinázy → inhibícia PDH (preferuje sa β-oxidácia).

Q: Ako je PDH ovplyvnený pri cvičení?
A: Zvýšené Ca²⁺ → aktivácia PDH fosfatázy → aktivácia PDH → zvýšený metabolizmus.

Q: Aké choroby súvisia s poruchou PDH komplexu?
A: Vrodená laktátová acidóza
Leighov syndróm
beri-beri
mitochondriálne myopatie
otrava arzénom/ortuťou

Q: Čo sa deje pri vrodenej poruche PDHC?
A: Defekt E1 → akumulácia pyruvátu, laktátu, alanínu → acidóza, poškodenie CNS.

Q: Aké typy vrodenej laktátovej acidózy sa popisujú?
A: Typ 1 – ťažká (smrť novorodenca), Typ 2 – mierna (retardácia), Typ 3 – potravinami vyvolaná ataxia.

Q: Čo je Leighov syndróm?
A: Subakútna nekrotizujúca encefalomyopatia – mutácie mtDNA alebo jadrovej DNA pre PDHC, DŘ, ATP-syntázu.

Q: Čo spôsobuje beri-beri?
A: Nedostatok tiamínu (vitamín B₁) → znížená aktivita PDH a α-KGDH.

Q: Ako pôsobí arzén alebo ortuť na PDHC?
A: Viaže sa na –SH skupiny kyseliny lipoovej → inhibuje PDH, α-KGDH, BCKDH → hromadenie pyruvátu → acidóza.

Q: Ktorý enzým katalyzuje prvú reakciu TCA cyklu?
A: Citrát syntáza.

Q: Reakcia katalyzovaná citrátsyntázou?
A: Oxalacetát + acetyl-CoA + H₂O → citrát + CoA-SH.

Q: Aký typ reakcie katalyzuje citrátsyntáza?
A: Kondenzácia (aldolová) – ireverzibilná, exergonická.

Q: Aké sú inhibítory citrátsyntázy?
A: Citrát, ATP, NADH, sukcinyl-CoA, acyl-CoA.

Q: Aké sú aktivátory citrátsyntázy?
A: ADP, Ca²⁺.

Q: Aký enzým katalyzuje izomerizáciu citrátu na izocitrát?
A: Akonitáza.

Q: Aký kofaktor obsahuje akonitáza?
A: [4Fe-4S] nehemové železo-sírové centrum.

Q: Čo je inhibítor akonitázy?
A: Fluoroacetát → premení sa na fluorocitrát (toxický).

Q: Ktorý enzým katalyzuje oxidatívnu dekarboxyláciu izocitrátu?
A: Izocitrátdehydrogenáza (IDH).

Q: Produkty reakcie izocitrátdehydrogenázy?
A: α-Ketoglutarát + CO₂ + NADH (alebo NADPH v cytosole).

Q: Aké sú aktivátory izocitrátdehydrogenázy?
A: ADP, Ca²⁺, izocitrát.

Q: Aké sú inhibítory izocitrátdehydrogenázy?
A: ATP, NADH, α-ketoglutarát.

Q: Ktorý enzým katalyzuje premenu α-ketoglutarátu na sukcinyl-CoA?
A: α-Ketoglutarátdehydrogenázový komplex (α-KGDH).

Q: Aké kofaktory potrebuje α-KGDH komplex?
A: TDP, lipoát, CoA, FAD, NAD⁺ (rovnako ako PDH).

Q: Aké sú produkty reakcie α-KGDH?
A: Sukcinyl-CoA + CO₂ + NADH.

Q: Aké sú aktivátory α-KGDH?
A: Ca²⁺.

Q: Aké sú inhibítory α-KGDH?
A: NADH, sukcinyl-CoA, vysoký pomer ATP/ADP.

Q: Aký enzým katalyzuje premenu sukcinyl-CoA na sukcinát?
A: Sukcinyl-CoA syntetáza (sukcinátthiokináza).

Q: Aký typ fosforylácie prebieha v citráte?
A: Fosforylácia na substrátovej úrovni (vzniká GTP).

Q: Aká je reakcia sukcinyl-CoA syntetázy?
A: Sukcinyl-CoA + GDP + Pi → sukcinát + CoA-SH + GTP.

Q: Aký enzým premieňa GTP na ATP?
A: Nukleoziddifosfátkináza (NDK).

Q: Aký enzým oxiduje sukcinát na fumarát?
A: Sukcinátdehydrogenáza (komplex II).

Q: Kofaktor sukcinátdehydrogenázy?
A: FAD (prostetická skupina).

Q: Aké ďalšie zložky obsahuje sukcinátdehydrogenáza?
A: Fe-S centrá (2Fe-2S, 3Fe-4S, 4Fe-4S), viazaná na vnútornú mitochondriálnu membránu

Q: Aké sú inhibítory sukcinátdehydrogenázy?
A: Malonát, oxalacetát, glutarát.

Q: Aký enzým katalyzuje hydratáciu fumarátu?
A: Fumarasa.

Q: Aký produkt vzniká pôsobením fumarasy?
A: L-malát.

Q: Aký enzým oxiduje malát na oxalacetát?
A: Malátdehydrogenáza (MDH).

Q: Produkty reakcie malátdehydrogenázy?
A: Oxalacetát + NADH + H⁺.

Q: Prečo môže citrát prebiehať aj napriek pozitívnemu ΔG°?
A: Oxalacetát sa okamžite spotrebúva citrátsyntázou (ťah reakcie dopredu).

Q: Aká je celková bilancia TCA cyklu z 1 acetyl-CoA?
A: 3 NADH + 1 FADH₂ + 1 GTP + 2 CO₂ → ≈ 12 ATP.

Q: Aké sú ireverzibilné reakcie v TCA cykle?
A: Citrátsyntáza, izocitrátdehydrogenáza, α-KGDH.

Q: Ktoré reakcie TCA sú redoxné?
A: Izocitrátdehydrogenáza, α-KGDH, sukcinátdehydrogenáza, malátdehydrogenáza.

Q: Aké sú hlavné regulačné enzýmy TCA cyklu?
A: Citrátsyntáza, izocitrátdehydrogenáza, α-KGDH.

Q: Aký je limitujúci faktor TCA cyklu?
A: Dostupnosť oxidovaných kofaktorov NAD⁺ a FAD (t.j. prítomnosť kyslíka).

Q: Aké sú aktivátory TCA cyklu?
A: ADP, Ca²⁺, NAD⁺, substráty (acetyl-CoA, oxalacetát).

Q: Aké sú inhibítory TCA cyklu?
A: ATP, NADH, sukcinyl-CoA, mastné acyl-CoA, produkty reakcií.

Q: Čo znamená, že TCA cyklus je „katalytický“?
A: Oxalacetát sa nevyčerpáva – regeneruje sa v poslednom kroku cyklu.

Q: Aký je energetický výťažok oxidácie jednej molekuly glukózy (cez TCA)?
A: 2 acetyl-CoA → 24 ATP (len TCA), spolu s glykolýzou a PDH až ≈ 36–38 ATP.

Q: Ako súvisí TCA s glukoneogenézou?
A: OAA a malát môžu prechádzať do cytosolu ako prekurzory glukózy.

Q: Ako súvisí TCA s tvorbou mastných kyselín?
A: Citrát z mitochondrie prenáša acetyl-CoA do cytosolu → substrát pre syntézu MK.

Q: Aké aminokyseliny vstupujú do TCA cyklu?
A: Glutamát → α-KG; Aspartát → OAA; Val, Ile → sukcinyl-CoA; Phe, Tyr → fumarát.