Кои молекули влизат и излизат от цикъла на Кребс?

The Цикъл на Кребс, известен също като цикъла на лимонената киселина или цикъла на трикарбоксилната киселина (TCA), се провежда в митохондриите на еукариотните организми. Това е първият от двата формални процеса, свързани с аеробно дишане. Второто е електронна транспортна верига (ETC) реакции.

Цикълът на Кребс се предшества от гликолиза, което е разграждането на глюкозата до пируват, с малко количество АТФ (аденозин трифосфат, "енергийна валута" на клетките) и NADH (редуцираната форма на никотинамид аденин динуклеотид), генерирани в процес. Гликолизата и двата аеробни процеса, които я следват, представляват пълно клетъчно дишане.

Въпреки че в крайна сметка е насочен към генериране на АТФ, цикълът на Кребс е косвен, макар и жизнено важен фактор за евентуалния висок добив на АТФ при аеробно дишане.

Изходната молекула за гликолиза е шествъглеродната захар глюкоза, която е универсалната хранителна молекула в природата. След като глюкозата влезе в клетката, тя се фосфорилира (т.е. към нея има фосфатна група), пренаредена, фосфорилира втори път и се разделя на двойка тривъглеродни молекули, всяка със собствена фосфатна група приложен.

Всеки член на тази двойка идентични молекули претърпява друго фосфорилиране. Тази молекула се пренарежда, за да образува пируват в поредица от стъпки, които генерират по един NADH на молекула, като четирите фосфатни групи (по две от всяка молекула) се използват за създаване на четири АТФ. Но тъй като първата част на гликолизата изисква въвеждане на два АТФ, нетният резултат от глюкозата е два пирувата, един АТФ и два NADH.

Диаграмата на цикъл на Кребс е незаменима, когато се опитвате да визуализирате процеса. Започва с въвеждането на ацетил коензим А (ацетил КоА) в митохондриалната матрица или вътрешността на органелата. Ацетил КоА е двууглеродна молекула, създадена от тривъглеродните пируватни молекули от гликолиза, с CO₂ (въглероден диоксид), отделен в процеса.

Acetyl CoA се комбинира с молекула с четири въглерода, за да започне цикъла, създавайки молекула с шест въглерода. В поредица от стъпки, включващи загубата на въглеродни атоми като CO₂ и генерирането на някои ATP заедно с някои ценни електронни носители, междинната молекула с шест въглерода се редуцира до молекула с четири въглерода. Но ето какво прави този цикъл: Този четиривъглероден продукт е същата молекула, която се комбинира с ацетил КоА в началото на процеса.

Цикълът на Кребс е колело, което никога не спира да се върти, докато в него се подава ацетил CoA, за да го върти.

Единствените реагенти от цикъла на Кребс са ацетил КоА и гореспоменатата молекула с четири въглерода, оксалоацетат. Наличието на ацетил CoA зависи от наличието на достатъчно количество кислород, който да отговаря на нуждите на дадена клетка. Ако собственикът на клетката упражнява енергично, клетката може да се наложи да разчита почти изключително на гликолиза, докато кислородният „дълг“ може да бъде „изплатен“ по време на намалена интензивност на упражненията.

Оксалоацетат, комбиниран с ацетил КоА под въздействието на ензима цитрат синтаза, за да се образува цитратили еквивалентно лимонена киселина. Това освобождава коензимната част на молекулата на ацетил КоА, освобождавайки я за използване в реакциите нагоре по веригата на клетъчното дишане.

Цитратът се преобразува последователно в изоцитрат, алфа-кетоглутарат, сукцинил КоА, фумарат и малат преди да се извърши стъпката, която регенерира оксалоацетат. В процеса се получават две CO₂ молекули на ход на цикъла (и по този начин четири на молекула глюкоза нагоре по течението) се губят за околната среда, докато енергията, освободена при освобождаването им, се използва за генериране на общо два ATP, шест NADH и два FADH₂ (електронен носител, подобен на NADH) на молекула глюкоза, влизаща в гликолиза.

Погледнато по различен начин, изцяло изваждане на оксалоацетат от сместа, когато молекула ацетил КоА влиза в цикъла на Кребс, нетният резултат е някои ATP и много електронни носители за последващите ETC реакции в митохондриите мембрана.