Κατανόηση του κύκλου Krebs στην κυτταρική αναπνοή

Όπως και τα άλλα έμβια όντα, τα κύτταρα πρέπει να εκτελούν μεταβολισμό για την παραγωγή ενέργειας, ένας από τους οποίους είναι μέσω της αναπνοής. Η κυτταρική αναπνοή μπορεί να είναι αερόβια, που σημαίνει ότι περιλαμβάνει την πλήρη διάσπαση του υποστρώματος παρουσία οξυγόνου. Η αερόβια αναπνοή λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια του κυττάρου και παράγει περισσότερη ενέργεια. Ένα από τα στάδια της αερόβιας αναπνοής είναι ο κύκλος krebs. Ο κύκλος krebs ανακαλύφθηκε από έναν Γερμανό γιατρό και βιοχημικό, Hans Adolf Krebs.

Ο κύκλος Krebs είναι μια σειρά χημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται στα ζωντανά κύτταρα για την παραγωγή ενέργειας από ακετυλο co-A, η οποία είναι μια αλλαγή από το πυροσταφυλικό οξύ που προκύπτει από τη γλυκόλυση. Τα στάδια της αερόβιας αναπνοής ξεκινούν από τη γλυκόλυση, την οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση, τον κύκλο krebs και τη μεταφορά ηλεκτρονίων.

Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τη διαδικασία που λαμβάνει χώρα στον κύκλο krebs.

Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που απαιτείται από τα ζωντανά πλάσματα προέρχεται από τον καταβολισμό ή τη διάσπαση της γλυκόζης που εμφανίζεται στα κύτταρα. Αρχικά, η γλυκόζη θα υποβληθεί σε διαδικασία γλυκόλυσης, η οποία θα τη μετατρέψει σε πυρουβικό οξύ. Εάν δεν υπάρχει οξυγόνο, το πυροστατικό οξύ θα υποβληθεί σε επεξεργασία μέσω αναερόβιας αναπνοής για να γίνει γαλακτικό οξύ ή αλκοόλ. Αλλά αν υπάρχει οξυγόνο, το πυροστατικό οξύ θα υποβληθεί σε επεξεργασία μέσω αερόβιας αναπνοής για επεξεργασία σε ενέργεια, νερό και διοξείδιο του άνθρακα.

(Διαβάστε επίσης: Παράγοντες που επηρεάζουν την εξέλιξη)

Στον κύκλο krebs, υπάρχουν δύο σημαντικά στάδια, δηλαδή οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση και ο κύκλος krebs . Η οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση αναφέρεται στο στάδιο της μετατροπής του πυροσταφυλικού οξέος σε ακετύλιο συν-Α. Επιπλέον, το ακετύλιο co-A θα μεταφερθεί στη μιτοχονδριακή μήτρα για να υποβληθεί στον κύκλο krebs.

Οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση

Στο στάδιο οξειδωτικής αποκαρβοξυλίωσης, το πυρουβικό οξύ από τη γλυκόλυση μετατρέπεται σε ακετύλιο συν-Α. Αυτό το στάδιο πραγματοποιείται μέσω αρκετών αντιδράσεων που καταλύονται από ένα σύμπλοκο ενζύμων που ονομάζεται πυροσταφυλική αφυδρογονάση. Αυτό το ένζυμο βρίσκεται στα μιτοχόνδρια των ευκαρυωτικών κυττάρων και στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών κυττάρων.

κύκλος krebs

Η οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση ξεκινά με την απελευθέρωση της καρβοξυλικής ομάδας (-COO) από πυρουβικό οξύ για να γίνει CO 2 . Στη συνέχεια, τα υπόλοιπα δύο άτομα του πυροσταφυλικού οξέως υπό τη μορφή CH 3 COO - θα μεταφέρει τα περίσσεια ηλεκτρονίων για να γίνει το NAD + μόριο για το σχηματισμό NADH. Το μόριο των δύο ατόμων άνθρακα θα μετατραπεί σε οξικό. Τέλος, το συνένζυμο-Α ή το συν-Α θα συνδεθεί με το οξικό για να σχηματίσει το ακετύλιο συνένζυμο-Α ή το ακετύλιο συν-Α.

Κύκλος Krebs

Το μόριο ακετυλο συν-Α στη συνέχεια εισέρχεται στον κύκλο του Krebs για την παραγωγή ΑΤΡ, NADH, FADH 2 , και CO 2 . Τα στάδια αυτής της διαδικασίας θα σχηματίσουν έναν κύκλο έτσι ώστε να ονομάζεται κύκλος.

κύκλος krebs2

Αυτός ο κύκλος ξεκινά με το ακετύλιο συν-Α συνδέεται με οξαλοξικό για να σχηματίσει κιτρικό. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο συνθάση κιτρικού. Στη συνέχεια, το κιτρικό θα μετατραπεί σε ισοκυτταρικό από το ένζυμο ακονιτάση. Το ισοκυτρικό άλας υποβάλλεται σε επεξεργασία σε άλφα-κετογλουταρικό άλας από το ένζυμο αφυδρογονάση ισοσιτράτης. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνει CO 2 και παράγει NADH.

Περαιτέρω, το άλφα-κετογλουταρικό άλας ή το α-κετογλουταρικό άλας μετατρέπεται σε ηλεκτρινύλ συν-Α από το ένζυμο άλφα κετογλουταρικό αφυδρογονάση. Αυτή η αντίδραση απελευθερώνει επίσης CO 2 και παράγει NADH. Το σουκινυλ συν-Α στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία σε ηλεκτρικό από το ένζυμο σουκινυλ συν-Α συνθετάση. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί GTP που μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε ATP.

Μετά από αυτό, το ηλεκτρικό από την προηγούμενη διαδικασία μετατρέπεται σε φουμαρικό άλας από το ένζυμο δεϋδρογενάση ηλεκτρικό και παράγει FADH 2 . Το φουμαρικό θα μετατραπεί σε μηλικό από το ένζυμο φουμαράση. Το μηλικό στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία σε οξαλοξεικό άλας από το ένζυμο μηϋλική αφυδρογονάση. Αυτή η διαδικασία παράγει NADH.

Ένα ακετυλο συν-Α μόριο σε επεξεργασία στον κύκλο του Krebs μπορεί να παράγει 1 ΑΤΡ, 3 NADH, 1 FADH 2 , και 2 CO 2 . Επειδή ένα μόριο γλυκόζης μπορεί να χωριστεί σε δύο ακετυλο co-A, ένα μόριο γλυκόζης μπορεί να παράγει 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2 και 4 CO 2 μέσω του κύκλου krebs. Τα μόρια NADH και FADH 2 θα εισέλθουν αργότερα στη διαδικασία μεταφοράς ηλεκτρονίων για την παραγωγή ATP.