Suurin ero anaerobisten ja aerobisten olosuhteiden välillä on hapentarve. Anaerobiset prosessit eivät vaadi happea, kun taas aerobiset prosessit vaativat happea. Krebsin sykli ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen. Se on osa monimutkaista monivaiheista prosessia, jota kutsutaan soluhengitykseksi. Vaikka hapen käyttö ei liity suoraan Krebsin sykliin, sitä pidetään aerobisena prosessina.
Aerobisen soluhengityksen yleiskatsaus
Aerobinen soluhengitys tapahtuu, kun solut kuluttavat ruokaa energian tuottamiseksi adeniinitrifosfaatin tai ATP: n muodossa. Sokeriglukoosin katabolia merkitsee soluhengityksen alkua, kun sen kemiallisista sidoksista vapautuu energiaa. Monimutkainen prosessi koostuu useista toisistaan riippuvaisista komponenteista, kuten glykolyysistä, Krebsin syklistä ja elektroninsiirtoketjusta. Kaiken kaikkiaan prosessi vaatii kuusi happimolekyyliä jokaiselle glukoosimolekyylille. Kemiallinen kaava on 6O2 + C6H12O6 -> 6CO2 + 6H2O + ATP-energia.
Krebsin syklin edeltäjä: glykolyysi
Glykolyysi tapahtuu solun sytoplasmassa, ja sen on edeltävä Krebs-sykliä. Prosessi vaatii kahden ATP-molekyylin käyttöä, mutta kun glukoosi hajotetaan kuuden hiilen sokerimolekyylistä kahteen kolmen hiilen sokerimolekyyliin, syntyy neljä ATP- ja kaksi NADH-molekyyliä. Kolmihiilinen sokeri, joka tunnetaan nimellä pyruvaatti, ja NADH siirretään Krebs-sykliin ATP: n lisäämiseksi aerobisissa olosuhteissa. Jos happea ei ole läsnä, pyruvaatin ei saa päästä Krebs-sykliin ja se hapetetaan edelleen maitohapon tuottamiseksi.
Krebsin sykli
Krebsin sykli esiintyy mitokondrioissa, joka tunnetaan myös solun voimarakennuksena. Sen jälkeen kun pyruvaatti saapuu sytoplasmasta, kukin molekyyli hajoaa kokonaan kolmen hiilen sokerista kahden hiilen fragmentiksi. Tuloksena oleva molekyyli on kiinnitetty koentsyymiin, joka käynnistää Krebs-syklin. Kun kahden hiilen fragmentti kulkee läpi syklin, sillä on nettotuotanto neljä hiilidioksidimolekyyliä, kuusi NADH-molekyyliä ja kaksi ATP- ja FADH2-molekyyliä.
Elektronien kuljetusketjun merkitys
Kun NADH pelkistetään NAD: ksi, elektroninsiirtoketju hyväksyy elektronit molekyyleistä. Kun elektronit siirtyvät kullekin kantajalle elektroninsiirtoketjussa, vapautuu vapaa energia ja sitä käytetään ATP: n muodostamiseen. Happi on elektronien lopullinen vastaanottaja elektronien siirtoketjussa. Ilman happea elektroninsiirtoketju juuttuu elektroneihin. Näin ollen NAD: ta ei voida tuottaa, mikä saa glykolyysin tuottamaan maitohappoa pyruvaatin sijaan, mikä on välttämätön komponentti Krebsin syklissä. Siten Krebsin sykli on voimakkaasti riippuvainen hapesta, mikä pitää sitä aerobisena prosessina.