ما هي الجزيئات التي تدخل دورة كريبس وتغادرها؟

ال دورة كريبس، المعروف أيضًا باسم دورة حمض الستريك أو دورة حمض الكربوكسيل (TCA) ، يحدث في الميتوكوندريا للكائنات حقيقية النواة. إنها الأولى من عمليتين رسميتين مرتبطتين بـ التنفس الهوائي. الثاني هو سلسلة نقل الإلكترون (ETC) ردود الفعل.

دورة كريبس مسبوقة بـ تحلل السكر، وهو تكسير الجلوكوز إلى بيروفات ، مع كمية صغيرة من ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات ، "عملة الطاقة" للخلايا) و NADH (الشكل المختزل من نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) المتولد في عملية. يمثل تحلل السكر والعمليات الهوائية التي تتبعه تنفسًا خلويًا كاملاً.

على الرغم من أنها تهدف في النهاية إلى توليد ATP ، إلا أن دورة كريبس هي مساهم غير مباشر ، وإن كان حيويًا ، في إنتاجية ATP العالية للتنفس الهوائي.

جزيء البداية لتحلل السكر هو سكر ستة الكربون الجلوكوز، وهو جزيء المغذيات العالمي في الطبيعة. بعد دخول الجلوكوز إلى الخلية ، يتم فسفرته (أي أنه يحتوي على مجموعة فوسفات ملحقة به) ، ويعاد ترتيبه ، تمت الفسفرة مرة ثانية وتنقسم إلى زوج من جزيئات الكربون الثلاثة ، ولكل منها مجموعة الفوسفات الخاصة بها تعلق.

كل عضو في هذا الزوج من الجزيئات المتطابقة يخضع لعملية فسفرة أخرى. يتم إعادة ترتيب هذا الجزيء لتشكيل البيروفات في سلسلة من الخطوات التي تولد NADH واحدًا لكل جزيء ، وتُستخدم مجموعات الفوسفات الأربع (مجموعتان من كل جزيء) لإنشاء أربع ATP. ولكن لأن الجزء الأول من تحلل السكر يتطلب إدخال اثنين من ATP ،

لا غنى عن مخطط دورة كريبس عند محاولة تصور العملية. يبدأ بمقدمة أسيتيل أنزيم أ (أسيتيل CoA) في مصفوفة الميتوكوندريا ، أو داخل العضية. Acetyl CoA هو جزيء ثنائي الكربون تم إنشاؤه من جزيئات بيروفات ثلاثية الكربون من تحلل السكر ، مع ثاني أكسيد الكربون₂ (ثاني أكسيد الكربون) في هذه العملية.

يتحد Acetyl CoA مع جزيء رباعي الكربون لبدء الدورة ، مما يؤدي إلى تكوين جزيء من ستة كربون. في سلسلة من الخطوات التي تنطوي على فقدان ذرات الكربون مثل ثاني أكسيد الكربون₂ وتوليد بعض ATP جنبًا إلى جنب مع بعض ناقلات الإلكترون القيمة ، يتم تقليل الجزيء الوسيط المكون من ستة كربون إلى جزيء رباعي الكربون. ولكن إليك ما يجعل هذه دورة: هذا المنتج المكون من أربعة كربون هو نفس الجزيء الذي يتحد مع أسيتيل CoA في بداية العملية.

دورة كريبس عبارة عن عجلة لا تتوقف أبدًا عن الدوران طالما يتم إدخال مادة الأسيتيل CoA فيها لإبقائها تدور طوال الوقت.

المتفاعلات الوحيدة لدورة كريبس المناسبة هي أسيتيل CoA وجزيء الكربون الأربعة المذكور أعلاه ، أوكسالو أسيتات. يتوقف توافر الأسيتيل CoA على وجود كميات كافية من الأكسجين لتناسب احتياجات خلية معينة. إذا كان مالك الخلية يمارس الرياضة بقوة ، فقد تضطر الخلية إلى الاعتماد بشكل حصري تقريبًا على تحلل السكر إلى أن يتم "سداد" "دين" الأكسجين أثناء انخفاض شدة التمرين.

يتم دمج Oxaloacetate مع acetyl CoA تحت تأثير إنزيم سينسيز سيترات لتشكيل سترات، أو ما يعادله ، حامض الستريك. يؤدي هذا إلى إطلاق جزء الإنزيم المساعد من جزيء الأسيتيل CoA ، وتحريره لاستخدامه في التفاعلات الأولية للتنفس الخلوي.

يتم تحويل السيترات بالتتابع إلى isocitrate ، ألفا كيتوجلوتارات ، سوكسينيل CoA ، فومارات و مالات قبل الخطوة التي يتم فيها إعادة إنتاج أوكسالو أسيتات. في هذه العملية ، اثنان CO₂ جزيئات في كل دورة من الدورة (وبالتالي أربعة لكل جزيء من الجلوكوز المنبع) تُفقد في البيئة ، بينما تُستخدم الطاقة المحررة في إطلاقها لتوليد إجمالي اثنان ATP ، ستة NADH واثنان FADH₂ (حامل إلكترون مشابه لـ NADH) لكل جزيء جلوكوز يدخل تحلل السكر.

إذا نظرنا إلى الأمر بشكل مختلف ، فإن أخذ أوكسالو أسيتات من المزيج تمامًا ، عندما يدخل جزيء أسيتيل CoA في دورة كريبس ، النتيجة الصافية هي بعض ATP وكمية كبيرة من ناقلات الإلكترون لتفاعلات ETC اللاحقة في الميتوكوندريا غشاء.