A Krebs ciklus, más néven citromsav ciklus vagy trikarbonsav (TCA) ciklus, az eukarióta organizmusok mitokondriumaiban zajlik. Ez a két formális folyamat közül az első aerob légzés. A második az elektronszállító lánc (ETC) reakciók.
A Krebs-ciklust megelőzi glikolízis, amely a glükóz piruvátra bontása kis mennyiségű ATP-vel (adenozin-trifoszfát, a sejtek "energia pénzneme") és a NADH (a nikotinamid-adenin-dinukleotid redukált formája) folyamat. A glikolízis és az azt követő két aerob folyamat teljes sejtlégzést jelent.
Bár végső soron az ATP előállítására irányul, a Krebs-ciklus közvetett, bár létfontosságú hozzájárulás az aerob légzés esetleges magas ATP-hozamához.
Glikolízis
A glikolízis kiindulási molekulája a hatszénes cukor szőlőcukor, amely a természetben univerzális tápanyagmolekula. Miután a glükóz belép a sejtekbe, foszforilálódik (azaz foszfátcsoport kapcsolódik hozzá), átrendeződik, másodszor foszforilálódott, és három szénatomra osztódott, mindegyiknek megvan a maga foszfátcsoportja csatolt.
Ennek az azonos molekulapárnak minden tagja újabb foszforilezésen megy keresztül. Ezt a molekulát úgy alakítják át, hogy piruváttá alakuljon egy lépésben, amelyek molekulánként egy NADH-t generálnak, a négy foszfátcsoportot (mindegyik molekulából kettőt) négy ATP létrehozására használják. De mivel a glikolízis első része két ATP bevitelét igényli, a glükóz nettó eredménye két piruvát, egy ATP és két NADH.
Krebs ciklus áttekintése
A Krebs ciklusdiagram elengedhetetlen a folyamat vizualizálásakor. Bevezetésével kezdődik acetil-koenzim A (acetil-CoA) a mitokondriális mátrixba vagy az organelle belsejébe. Az acetil-CoA egy két szénatomos molekula, amelyet a glikolízis során keletkező három szénatomos piruvát-molekulák alkotnak, CO2 (szén-dioxid) a folyamat során.
Az Acetyl CoA egy négy szénatomot tartalmazó molekulával kombinálva elindítja a ciklust, így hat szénatomot tartalmazó molekula jön létre. A szénatomok CO-ként történő elvesztésével járó lépések sorozatában2 és néhány ATP előállítása néhány értékes elektronhordozóval együtt, a hat szénatomot tartalmazó köztes molekula négyszénes molekulává redukálódik. De ez teszi ezt a körforgássá: Ez a négy szénatomos termék ugyanaz a molekula, amely a folyamat kezdetén egyesül az acetil CoA-val.
A Krebs-ciklus egy olyan kerék, amely soha nem áll meg forogni, amíg az acetil CoA-t adagolják bele, hogy folyamatosan forogjon.
Krebs ciklusreaktánsok
A Krebs-ciklus egyetlen reagálója az acetil-CoA és a fent említett négy szénatomú molekula, oxalacetát. Az acetil CoA rendelkezésre állása attól függ, hogy megfelelő mennyiségű oxigén van jelen, hogy megfeleljen az adott sejt igényeinek. Ha a sejt tulajdonosa erőteljesen gyakorol, akkor a sejtnek szinte kizárólag a glikolízisre kell támaszkodnia, amíg az oxigén "adósság" ki nem fizethető a csökkent testmozgás intenzitása alatt.
Az oxaloacetát acetil CoA-val kombinálva a citrát-szintáz enzim hatására képződik citrátvagy ennek megfelelő módon citromsav. Ez felszabadítja az acetil CoA molekula koenzim részét, felszabadítva a sejtlégzés upstream reakcióiban történő felhasználásra.
Krebs Cycle Products
A citrát szekvenciálisan átalakul izocitrát, alfa-ketoglutarát, szukcinil-CoA, fumarát és malátus mielőtt az oxaloacetátot újra előállító lépés megtörténne. Ennek során két CO2 a ciklus fordulójánként egy molekula (és ezáltal a glükóz feletti molekula után négy) veszik el a környezetbe, míg a felszabadulásuk során felszabaduló energiát összesen két ATP, hat NADH és két FADH2 (a NADH-hoz hasonló elektronhordozó) glikolízisbe jutó glükózmolekulánként.
Másképp nézve, az oxaloacetátot teljesen kivéve a keverékből, amikor az acetil-CoA molekula belép a Krebs-ciklusba, a nettó eredmény: némi ATP és sok elektronhordozó a későbbi ETC reakciókhoz a mitokondriumban membrán.