Razumevanje Krebsovega cikla v celičnem dihanju

Tako kot druga živa bitja morajo tudi celice izvajati metabolizem, da proizvedejo energijo, med katerimi je tudi dihanje. Celično dihanje je lahko aerobno, kar pomeni popolno razgradnjo substrata v prisotnosti kisika. Aerobno dihanje poteka v mitohondrijih celice in proizvaja več energije. Ena od stopenj aerobnega dihanja je cikel Krebsa. Krebsov cikel je odkril nemški zdravnik in biokemik Hans Adolf Krebs.

Krebsov cikel je vrsta kemičnih reakcij, ki se v živih celicah pojavijo za proizvodnjo energije iz acetil co-A, kar je sprememba od piruvične kisline, ki je posledica glikolize. Faze aerobnega dihanja se začnejo od glikolize, oksidativne dekarboksilacije, krebsovega cikla in prenosa elektronov.

V tem članku bomo obravnavali postopek, ki poteka v ciklusu Krebs.

Večina energije, ki jo potrebujejo živa bitja, prihaja iz katabolizma ali razgradnje glukoze v celicah. Sprva se glukoza podvrže glikolizi, ki jo pretvori v piruvično kislino. Če kisika ni, bo piruvična kislina z anaerobnim dihanjem predelana v mlečno kislino ali alkohol. Če pa obstaja kisik, se piruvična kislina predela z aerobnim dihanjem, da se predela v energijo, vodo in ogljikov dioksid.

(Preberite tudi: Dejavniki, ki vplivajo na evolucijo)

V ciklusu Krebs sta dve pomembni stopnji, in sicer oksidativna dekarboksilacija in cikel Krebs . Oksidativna dekarboksilacija se nanaša na stopnjo pretvorbe piruvične kisline v acetil co-A. Poleg tega bo acetil co-A pripeljan v mitohondrijski matriks, da bo potekal krebsov cikel.

Oksidativna dekarboksilacija

V fazi oksidativne dekarboksilacije se piruvična kislina iz glikolize pretvori v acetil co-A. Ta stopnja se izvede z več reakcijami, ki jih katalizira encimski kompleks, imenovan piruvat dehidrogenaza. Ta encim najdemo v mitohondrijih evkariontskih celic in citoplazmi prokariontskih celic.

krebsov cikel

Oksidativna dekarboksilacija se začne s sproščanjem karboksilne skupine (-COO) iz piruvične kisline in postane CO 2 . Nato bosta preostala dva atoma piruvične kisline v obliki CH 3 COO - odvečne elektrone prenesla v molekulo NAD + v NADH Molekula ogljikovih atomov se bo spremenila v acetat. Končno se koencim-A ali co-A veže na acetat, da nastane acetil koencim-A ali acetil ko-A.

Krebsov cikel

Nato molekula acetil co-A vstopi v Krebsov cikel, da proizvede ATP, NADH, FADH 2 in CO 2 . Faze v tem procesu tvorijo krog, tako da se imenuje cikel.

krebsov cikel2

Ta cikel se začne z acetil-co-A, ki se veže na oksaloacetat in tvori citrat. To reakcijo katalizira encim citrat sintaza. Nato se citrat z encimom akonitazo pretvori v izocitrat. Izocitrat predela v alfa-ketoglutarat z encimom izositrat dehidrogenazo. Ta reakcija sprošča CO 2 in proizvaja NADH.

Poleg tega se alfa-ketoglutarat ali a-ketoglutarat z encimom alfa ketoglutarat dehidrogenazo pretvori v sukcinil co-A. Ta reakcija sprošča tudi CO 2 in proizvaja NADH. Sukcinil co-A nato encim sukcinil ko-A sintetaza predela v sukcinat. Ta postopek ustvari GTP, ki ga je nato mogoče pretvoriti v ATP.

Nato encim sukcinat dehidrogenaza sukcinat iz prejšnjega postopka pretvori v fumarat in tvori FADH 2 . Fumarat bo encim fumaraza pretvoril v malat. Malat nato encim malat dehidrogenaza predela v oksaloacetat. Ta postopek proizvaja NADH.

Ena molekula acetil co-A, obdelana v ciklusu Krebs, lahko tvori 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH 2 in 2 CO 2 . Ker lahko eno molekulo glukoze razgradimo na dve acetil co-A, lahko ena molekula glukoze skozi cikel Krebsa proizvede 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2 in 4 CO 2 . Molekuli NADH in FADH 2 bosta kasneje vstopili v postopek prenosa elektronov, da bi ustvarili ATP.