Główną różnicą między warunkami beztlenowymi a tlenowymi jest zapotrzebowanie na tlen. Procesy beztlenowe nie wymagają tlenu, podczas gdy procesy tlenowe wymagają tlenu. Cykl Krebsa nie jest jednak taki prosty. Jest częścią złożonego, wieloetapowego procesu zwanego oddychaniem komórkowym. Chociaż użycie tlenu nie jest bezpośrednio związane z cyklem Krebsa, jest uważane za proces tlenowy.
Omówienie tlenowego oddychania komórkowego
Tlenowe oddychanie komórkowe występuje, gdy komórki zużywają pokarm w celu wytworzenia energii w postaci trifosforanu adeniny lub ATP. Katabolizm cukrowej glukozy oznacza początek oddychania komórkowego, gdy energia jest uwalniana z jej wiązań chemicznych. Złożony proces składa się z kilku współzależnych elementów, takich jak glikoliza, cykl Krebsa i łańcuch transportu elektronów. Ogólnie rzecz biorąc, proces wymaga 6 cząsteczek tlenu na każdą cząsteczkę glukozy. Wzór chemiczny to 6O2 + C6H12O6 --> 6CO2 + 6H2O + energia ATP.
Poprzednik cyklu Krebsa: glikoliza
Glikoliza zachodzi w cytoplazmie komórki i musi poprzedzać cykl Krebsa. Proces ten wymaga użycia dwóch cząsteczek ATP, ale gdy glukoza jest rozkładana z sześciowęglowej cząsteczki cukru na dwie trzywęglowe cząsteczki cukru, powstają cztery cząsteczki ATP i dwie cząsteczki NADH. Trzywęglowy cukier, znany jako pirogronian i NADH, są transportowane do cyklu Krebsa, aby wytworzyć więcej ATP w warunkach tlenowych. Jeśli nie ma tlenu, pirogronian nie może wejść do cyklu Krebsa i jest dalej utleniany z wytworzeniem kwasu mlekowego.
Cykl Krebsa
Cykl Krebsa występuje w mitochondriach, które są również znane jako elektrownia komórki. Po dotarciu pirogronianu z cytoplazmy, każda cząsteczka jest całkowicie rozkładana z trójwęglowego cukru na dwuwęglowy fragment. Powstała cząsteczka jest przyłączona do koenzymu, który rozpoczyna cykl Krebsa. Gdy dwuwęglowy fragment przechodzi przez cykl, wytwarza netto cztery cząsteczki dwutlenku węgla, sześć cząsteczek NADH i dwie cząsteczki ATP i FADH2.
Znaczenie łańcucha transportu elektronów
Kiedy NADH zostaje zredukowany do NAD, łańcuch transportu elektronów przyjmuje elektrony z cząsteczek. Gdy elektrony są przenoszone do każdego nośnika w łańcuchu transportu elektronów, uwalniana jest energia swobodna, która jest wykorzystywana do tworzenia ATP. Tlen jest ostatecznym akceptorem elektronów w łańcuchu transportu elektronów. Bez tlenu łańcuch transportu elektronów zostaje zakleszczony przez elektrony. W konsekwencji nie można wytworzyć NAD, co powoduje glikolizę do produkcji kwasu mlekowego zamiast pirogronianu, który jest niezbędnym składnikiem cyklu Krebsa. Tak więc cykl Krebsa jest silnie zależny od tlenu, uznając go za proces tlenowy.