크렙스 사이클이 쉬워졌습니다.

1953 년 노벨상 수상자이자 생리학자인 한스 크렙스의 이름을 딴 크렙스 사이클은 다음과 같은 일련의 대사 반응입니다. 미토콘드리아 의 진핵 세포. 간단히 말해, 이것은 박테리아가 크렙스주기를위한 세포 기계를 가지고 있지 않기 때문에 식물, 동물 및 곰팡이에만 국한된다는 것을 의미합니다.

포도당은 생명체에 의해 궁극적으로 대사되어 에너지를 생성하는 분자입니다. 아데노신 삼인산 또는 ATP. 포도당은 다양한 형태로 체내에 저장 될 수 있습니다. 글리코겐은 근육과 간 세포에 저장되는 긴 사슬의 포도당 분자에 지나지 않습니다. 식이 탄수화물, 단백질 및 지방에는 다음과 같이 포도당으로 대사 될 수있는 성분이 있습니다. 잘. 포도당 분자가 세포에 들어가면 세포질에서 피루브산으로 분해됩니다.

다음에 일어나는 일은 피루 베이트가 호기성 호흡 경로 (일반적인 결과)로 들어가는 지 젖산 발효 경로로 들어가는 지에 따라 다릅니다. (고강도 운동 또는 산소 부족시 사용) 궁극적으로 ATP 생성 및 탄소 방출을 허용하기 전에 이산화물 (CO₂) 및 물 (H₂O) 부산물로.

크렙스 회로 (구연산 회로 또는 트리 카르 복실 산 (TCA) 회로라고도 함)는 호기성 경로의 첫 번째 단계이며 지속적으로 합성하기 위해 작동합니다. 옥 살로 아세테이트라는 물질로 충분하지만, 보시다시피 이것은 실제로주기의 "미션"이 아닙니다. Krebs주기는 다음과 같은 다른 이점을 제공합니다. 잘. 9 개의 별개의 반응을 포함하는 약 8 개의 반응 (및 이에 상응하는 9 개의 효소)을 포함하기 때문입니다. 분자의 순환의 중요한 지점을 바로 유지하는 도구를 개발하는 것이 도움이됩니다. 마음.

포도당은 자연적으로 일반적으로 고리 형태 인 6 탄소 (육당) 설탕입니다. 모든 단당류 (설탕 모노머)와 마찬가지로 탄소, 수소 및 산소로 1-2-1의 비율로 구성되며 공식은 C입니다.₆H₁₂영형₆. 그것은 단백질, 탄수화물 및 지방산 대사의 최종 생성물 중 하나이며 단세포 박테리아에서 인간 및 큰 동물에 이르기까지 모든 유형의 유기체에서 연료로 사용됩니다.

당분 해 엄밀히 말하면 "산소가없는"혐기성입니다. 즉, 반응은 O₂ 세포에 존재하는지 여부. 이것을 "산소"와 구별하도록주의하십시오. 아니야 실제로 산소에 의해 죽고 절대 혐기성 세균으로 알려진 일부 박테리아의 경우입니다.

해당 과정의 반응에서 6 탄소 포도당은 초기에 인산화됩니다. 즉, 인산기가 추가되어 있습니다. 생성 된 분자는 인산화 된 형태의 과당 (과당)입니다. 이 분자는 두 번째로 인산화됩니다. 이러한 각 인산화에는 ATP 분자가 필요하며, 둘 모두 아데노신이 인산 또는 ADP로 전환됩니다. 그런 다음 6 개의 탄소 분자는 두 개의 3 개의 탄소 분자로 변환되어 빠르게 피루 베이트로 변환됩니다. 그 과정에서 두 분자의 처리에서 두 분자의 NADH로 변환되는 두 분자의 NAD + (니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드)의 도움으로 4 개의 ATP가 생성됩니다. 따라서 해당 과정에 들어가는 모든 포도당 분자에 대해 2 개의 ATP, 2 개의 피루 베이트 및 두 개의 NADH가 생성되고 두 개의 NAD +가 소비됩니다..

앞서 언급했듯이 피루 베이트의 운명은 대사 요구와 해당 유기체의 환경에 따라 달라집니다. 원핵 생물에서는 해당 유기체 중 일부가 진화했지만 해당 과정과 발효가 거의 모든 단일 세포의 에너지 요구를 제공합니다. 전자 수송 사슬 그들이 할 수 있도록 산소를 사용하여 해당 과정의 대사 산물 (제품)에서 ATP를 방출합니다.. 효모를 제외한 모든 진핵 생물뿐만 아니라 원핵 생물에서 사용 가능한 산소가 없거나 세포의 에너지 요구를 완전히 충족 할 수없는 경우 호기성 호흡을 통해 피루 베이트는 효소 젖산 탈수소 효소의 영향으로 발효를 통해 젖산으로 전환됩니다. LDH.

크렙스 사이클로 향하는 피루 베이트는 세포질 세포 소기관 (세포질의 기능적 구성 요소)의 막을 가로 질러 미토콘드리아. 미토콘드리아 자체를위한 일종의 세포질 인 미토콘드리아 기질에 들어가면 효소 피루 베이트 탈수소 효소의 영향으로 아세틸 코엔자임이라고하는 다른 3 탄소 화합물에 A 또는 아세틸 CoA. 많은 효소는 그들이 공유하는 "-ase"접미사 때문에 화학적 라인업에서 선택할 수 있습니다.

이 시점에서 Krebs주기를 자세히 설명하는 다이어그램을 활용해야합니다. 이것이 의미있게 따라가는 유일한 방법이기 때문입니다. 예제는 리소스를 참조하십시오.

크렙스 사이클이 그렇게 명명 된 이유는 주요 제품 중 하나 인 옥 살로 아세테이트도 반응물이기 때문입니다. 즉, 피루 베이트에서 생성 된 2 탄소 아세틸 CoA가 "상류"에서 순환에 들어 오면 4 탄소 분자 인 옥 살로 아세테이트와 반응하여 6 탄소 분자 인 시트 레이트를 형성합니다. 대칭 분자 인 구연산염은 카르복실기, 양성자 화 된 형태의 (-COOH) 및 비 양성자 화 된 형태의 (-COO-). 이 사이클에 "트리 카르 복실 산"이라는 이름을 부여한 것은이 카르복실기의 트리오입니다. 합성은 물 분자의 첨가에 의해 이루어지며, 이를 축합 반응으로 만들고 아세틸 CoA의 코엔자임 A 부분이 손실됩니다.

그런 다음 구연산염은 다른 배열로 동일한 원자를 가진 분자로 재 배열됩니다. 이 분자는 CO를 방출합니다.₂ 탄소 5 개 화합물 α- 케 토글 루타 레이트가되고 다음 단계에서도 똑같은 일이 발생합니다. α- 케 토글 루타 레이트는 CO를 잃습니다.₂ 코엔자임 A를 회복하여 숙시 닐 CoA가됩니다. 이 4 개의 탄소 분자는 CoA의 손실과 함께 숙시 네이트가되고, 이후에 4 개의 탄소 탈 양성자 화 된 산 (푸마 레이트, 말 레이트 및 최종적으로 옥 살로 아세테이트)의 행렬로 재 배열됩니다.

크렙스 회로의 중심 분자는 순서대로

1. 아세틸 CoA
   
2. 구연산염
   
3. 이소 시트 레이트
   
4. α- 케 토글 루타 레이트 
   
5. 숙시 닐 CoA
   
6. 석시 네이트
   
7. 푸마 레이트
   
8. 말라 테
   
9. 옥 살로 아세테이트
   

이것은 효소의 이름과 많은 중요한 공동 반응물을 생략합니다. 그 중에서 NAD + / NADH, 유사한 분자 쌍 FAD / FADH₂ (플라 빈 아데닌 디 뉴클레오타이드) 및 CO₂.

모든 사이클에서 동일한 지점의 탄소 양은 동일하게 유지됩니다. 옥 살로 아세테이트는 아세틸 CoA와 결합 할 때 두 개의 탄소 원자를 선택하지만, 이 두 원자는 크렙스 회로의 전반부에 CO로 손실됩니다.₂ NAD +가 NADH로 환원되는 연속적인 반응에서. (화학에서 다소 단순화하기 위해 환원 반응은 양성자를 추가하고 산화 반응은 양성자를 제거합니다.) 공정 전체를 살펴보고 이 2, 4, 5 및 6 탄소 반응물과 생성물, 세포가 생화학 페리스와 유사한 것에 관여하는 이유가 즉시 명확하지 않습니다 동일한 인구의 다른 라이더가 휠에 실었 다가 뗄 수 있지만 하루가 끝날 무렵에는 많은 회전을 제외하고는 아무것도 변하지 않습니다. 바퀴.

크렙스 회로의 목적은 이러한 반응에서 수소 이온에 어떤 일이 발생하는지 살펴보면 더욱 분명해집니다. 세 개의 다른 지점에서 NAD +는 양성자를 수집하고 다른 지점에서 FAD는 두 개의 양성자를 수집합니다. 양성자와 음전하에 미치는 영향 때문에 양성자를 전자쌍으로 생각하십시오. 이 관점에서 순환의 요점은 작은 탄소 분자로부터 고 에너지 전자 쌍의 축적입니다.

호기성 호흡에 존재할 것으로 예상되는 두 가지 중요한 분자가 크렙스주기에서 누락되었음을 알 수 있습니다. 산소 (O₂) 및 ATP, 세포 및 조직이 성장, 복구 등과 같은 작업을 수행하기 위해 직접 사용하는 에너지 형태. 다시 말하지만, 이것은 Krebs 회로가 미토콘드리아 매트릭스가 아닌 미토콘드리아 막에서 근처에서 발생하는 전자 수송 연쇄 반응에 대한 표식이기 때문입니다. 사이클에서 뉴클레오타이드 (NAD + 및 FAD)에 의해 수확 된 전자는 수송 사슬의 산소 원자에 의해 받아 들여질 때 "하류"로 사용됩니다. 실제로 Krebs 사이클은 겉보기에 눈에 띄지 않는 원형 컨베이어 벨트에서 귀중한 재료를 제거하고 실제 생산 팀이 근무하는 인근 가공 센터로이를 내 보냅니다.

또한 크렙스주기에서 겉보기에 불필요 해 보이는 반응에 유의하십시오 (결국 수행 할 수있는 작업을 수행하기 위해 8 단계를 수행하는 이유 아마도 3 개 또는 4 개?) 크렙스 회로의 중간체이지만 관련없는 반응물로 작용할 수있는 분자를 생성합니다. 반응.

참고로 NAD는 3, 4, 8 단계에서 양성자를 받아들이고이 CO 중 처음 2 개에서는₂ 흘리다; 단계 5에서 GDP로부터 구아노 신 삼인산 (GTP) 분자가 생성되고; FAD는 6 단계에서 두 개의 양성자를받습니다. 1 단계에서 CoA는 "떠나지 만"4 단계에서 "반환"합니다. 사실, 구연산염을 이소 시트 레이트로 재배 열하는 2 단계 만이 반응에서 탄소 분자 외부에서 "침묵"합니다.

생화학 및 인간 생리학에서 Krebs주기의 중요성 때문에 학생, 교수 및 기타 사람들이 왔습니다. Krebs의 단계와 반응물을 기억하는 데 도움이되는 여러 니모닉 또는 이름 기억 방법 주기. 탄소 반응물, 중간체 및 생성물만을 기억하고 싶다면 연속적인 화합물의 첫 글자부터 작업 할 수 있습니다 (O, Ac, C, I, K, Sc, S, F, M; 여기에서 "코엔자임 A"는 작은 "c"로 표시됩니다). 분자의 첫 글자가 구의 단어에서 첫 글자로 사용되는이 글자로 간결한 개인화 된 구를 만들 수 있습니다.

좀 더 정교한 방법은 탄소 수를 추적 할 수있는 니모닉을 사용하는 것입니다. 모든 단계에서 원자, 생화학 적 관점에서 일어나는 일을 더 잘 내재화 할 수 있습니다. 타임스. 예를 들어, 6 자 단어가 6 탄소 옥 살로 아세테이트를 나타내도록하고 이에 상응하여 작은 단어와 분자를 사용하면 기억 장치와 정보로 유용한 구성표를 만들 수 있습니다. 풍부한. "Journal of Chemical Education"의 한 기고자는 다음 아이디어:

1. 단일
   
2. 얼얼함
   
3. 얽힘 
   
4. 압착 롤러
   
5. 옴
   
6. 갈기
   
7. Sane
   
8. 상
   
9. 노래
   

여기에는 2 자 단어 (또는 그룹)와 4 자 단어로 구성된 6 자 단어가 있습니다. 다음 세 단계 각각에는 문자 (또는 "탄소") 손실없이 단일 문자 대체가 포함됩니다. 다음 두 단계는 각각 문자 (또는 다시 "탄소")의 손실을 포함합니다. 나머지 계획은 Krebs주기의 마지막 단계가 서로 밀접하게 관련된 4 개의 탄소 분자를 포함하는 것과 동일한 방식으로 4 자 단어 요구 사항을 보존합니다.

이러한 특정 장치 외에도 전체 셀 또는 주변을 둘러싼 셀의 일부를 그리는 것이 유익 할 수 있습니다. 미토콘드리아의 세포질 부분과 크렙스주기에서 원하는만큼 해당 과정의 반응을 자세히 스케치합니다. 미토콘드리아 기질 부분. 이 스케치에서 피루 베이트가 미토콘드리아 내부로 이동하는 것을 보여 주겠지 만, 세포질에서도 발생하는 발효로 이어지는 화살표를 그릴 수도 있습니다.