Как и другим живым существам, клеткам необходимо осуществлять обмен веществ для производства энергии, одна из которых - посредством дыхания. Клеточное дыхание может быть аэробным, что означает полное расщепление субстрата в присутствии кислорода. Аэробное дыхание происходит в митохондриях клетки и производит больше энергии. Одним из этапов аэробного дыхания является цикл Кребса. Цикл Кребса был открыт немецким врачом и биохимиком Гансом Адольфом Кребсом.
Цикл Кребса - это серия химических реакций, которые происходят в живых клетках для производства энергии из ацетил-со-А, который представляет собой замену пировиноградной кислоты в результате гликолиза. Этапы аэробного дыхания начинаются с гликолиза, окислительного декарбоксилирования, цикла Кребса и переноса электронов.
В этой статье мы обсудим процесс, происходящий в цикле Кребса.
Большая часть энергии, необходимой живым существам, поступает из катаболизма или распада глюкозы, происходящего в клетках. Сначала глюкоза подвергнется процессу гликолиза, который превратит ее в пировиноградную кислоту. Если кислорода нет, пировиноградная кислота перерабатывается в результате анаэробного дыхания и превращается в молочную кислоту или спирт. Но если есть кислород, пировиноградная кислота будет обрабатываться посредством аэробного дыхания и превращаться в энергию, воду и углекислый газ.
(Также прочтите: Факторы, влияющие на эволюцию)
В цикле Кребса есть две важные стадии, а именно окислительное декарбоксилирование и цикл Кребса . Окислительное декарбоксилирование относится к стадии превращения пировиноградной кислоты в ацетил-со-A. Кроме того, ацетил-ко-A будет доставлен в матрикс митохондрий, чтобы пройти цикл Кребса.
Окислительное декарбоксилирование
На стадии окислительного декарбоксилирования пировиноградная кислота в результате гликолиза превращается в ацетил-со-A. Эта стадия осуществляется через несколько реакций, которые катализируются ферментным комплексом, называемым пируватдегидрогеназой. Этот фермент находится в митохондриях эукариотических клеток и цитоплазме прокариотических клеток.
Окислительное декарбоксилирование начинается с высвобождения карбоксильной группы (-COO) из пировиноградной кислоты в СО 2 . Затем оставшиеся два атома пировиноградной кислоты в форме CH 3 COO - передадут избыточные электроны, чтобы стать молекулой NAD + с образованием NADH. Молекула с двумя атомами углерода превратится в ацетат. Наконец, кофермент-А или со-А будет связываться с ацетатом с образованием ацетил-кофермента-А или ацетил-ко-А.
Цикл Кребса
Затем молекула ацетила со-A входит в цикл Кребса с образованием АТФ, НАДН, ФАДН 2 и СО 2 . Этапы этого процесса образуют круг, так что он называется циклом.
Этот цикл начинается с того, что ацетил-ко-А связывается с оксалоацетатом с образованием цитрата. Эта реакция катализируется ферментом цитрат-синтазой. Затем цитрат будет превращен в изоцитрат ферментом аконитазой. Изоцитрат превращается в альфа-кетоглутарат ферментом изозитратдегидрогеназой. Эта реакция высвобождает CO 2 и производит НАДН.
Кроме того, альфа-кетоглутарат или альфа-кетоглутарат превращается в сукцинил-ко-А ферментом альфа-кетоглутаратдегидрогеназой. Эта реакция также высвобождает CO 2 и производит НАДН. Затем сукцинил-ко-А превращается в сукцинат ферментом сукцинил-ко-А-синтетазой. Этот процесс генерирует GTP, который затем может быть преобразован в ATP.
После этого сукцинат из предыдущего процесса превращается в фумарат ферментом сукцинатдегидрогеназой и производит FADH 2 . Фумарат будет преобразован в малат под действием фермента фумаразы. Затем малат перерабатывается в оксалоацетат ферментом малатдегидрогеназой. Этот процесс производит НАДН.
Одна молекула ацетил-со-A, обработанная в цикле Кребса, может производить 1 АТФ, 3 НАДН, 1 ФАДН 2 и 2 СО 2 . Поскольку одна молекула глюкозы может быть разбита на два ацетил-ко-А, одна молекула глюкозы может продуцировать 2 АТФ, 6 НАДН, 2 ФАДН 2 и 4 СО 2 через цикл Кребса. Молекулы НАДН и ФАДН 2 позже вступят в процесс переноса электронов с образованием АТФ.
