Ciclul Krebs, cunoscut și sub numele de ciclul acidului citric sau ciclul acidului tricarboxilic (TCA), are loc în mitocondriile organismelor eucariote. Este primul dintre cele două procese formale asociate cu respirație aerobică. Al doilea fiind lanțul de transport al electronilor (ETC) reacții.
Ciclul Krebs este precedat de glicoliză, care este descompunerea glucozei în piruvat, cu o cantitate mică de ATP (adenozin trifosfat, „moneda energetică” a celulelor) și NADH (forma redusă a nicotinamidei adenine dinucleotide) generate în proces. Glicoliza și cele două procese aerobe care o urmează reprezintă o respirație celulară completă.
Deși vizează în cele din urmă generarea de ATP, ciclul Krebs este un contribuitor indirect, deși vital, la eventualul randament ridicat de ATP al respirației aerobe.
Glicoliza
Molecula inițială pentru glicoliză este zahărul cu șase atomi de carbon glucoză, care este molecula de nutrienți universali din natură. După ce glucoza intră într-o celulă, aceasta este fosforilată (adică are o grupare fosfat atașată la ea), rearanjată, s-a fosforilat a doua oară și s-a împărțit într-o pereche de molecule de trei carbon, fiecare cu grupa sa de fosfat atașat.
Fiecare membru al acestei perechi de molecule identice suferă o altă fosforilare. Această moleculă este rearanjată pentru a forma piruvat într-o serie de pași care generează un NADH pe moleculă, cele patru grupe fosfat (două din fiecare moleculă) sunt utilizate pentru a crea patru ATP. Dar pentru că prima parte a glicolizei necesită o intrare de două ATP, rezultatul net al glucozei este de doi piruvat, unul ATP și doi NADH.
Prezentare generală a ciclului Krebs
O diagramă a ciclului Krebs este indispensabilă atunci când se încearcă vizualizarea procesului. Începe cu introducerea acetil coenzima A (acetil CoA) în matricea mitocondrială sau în organul interior. Acetil CoA este o moleculă cu doi carboni, creată din moleculele de piruvat de trei carbon din glicoliză, cu CO2 (dioxid de carbon) aruncat în proces.
Acetil CoA se combină cu o moleculă cu patru carbon pentru a da startul ciclului, creând o moleculă cu șase carbon. Într-o serie de pași care implică pierderea atomilor de carbon ca CO2 iar generarea unor ATP împreună cu niște purtători de electroni valoroși, molecula intermediară cu șase carbon este redusă la o moleculă cu patru carbon. Dar iată ce face din acest ciclu: acest produs cu patru carbonuri este aceeași moleculă care se combină cu acetil CoA la începutul procesului.
Ciclul Krebs este o roată care nu încetează să se rotească atâta timp cât acetil CoA este alimentat în ea pentru a-l menține învârtindu-se.
Reactanți ai ciclului Krebs
Singurii reactanți ai ciclului Krebs propriu-zis sunt acetil CoA și molecula de patru carbon menționată mai sus, oxaloacetat. Disponibilitatea acetil CoA se bazează pe cantități adecvate de oxigen prezente pentru a se potrivi nevoilor unei celule date. Dacă proprietarul celulei se exercită energic, este posibil ca celula să se bazeze aproape exclusiv pe glicoliză până când „datoria” de oxigen poate fi „plătită” în timpul intensității reduse a exercițiului.
Oxaloacetat combinat cu acetil CoA sub influența enzimei citrat sintază pentru a se forma citrat, sau echivalent, acid citric. Aceasta eliberează porțiunea de coenzimă a moleculei de acetil CoA, eliberând-o pentru utilizare în reacțiile din amonte ale respirației celulare.
Produse pentru ciclul Krebs
Citratul este convertit secvențial în izocitrat, alfa-cetoglutarat, succinil CoA, fumarat și malat înainte de a avea loc pasul care re-generează oxaloacetat. În acest proces, doi CO2 molecule pe rotație a ciclului (și astfel patru pe moleculă de glucoză în amonte) se pierd în mediu, în timp ce energia eliberată în eliberarea lor este utilizată pentru a genera un total de două ATP, șase NADH și două FADH2 (un purtător de electroni similar cu NADH) per moleculă de glucoză care intră în glicoliză.
Privit diferit, scoțând oxaloacetatul din amestec cu totul, când o moleculă de acetil CoA intră în ciclul Krebs, rezultatul net este o cantitate de ATP și o mulțime de purtători de electroni pentru reacțiile ETC ulterioare în mitocondrial membrană.