Vilka molekyler går in och lämnar Krebs-cykeln?

De Krebs cyklar, även känd som citronsyracykel eller trikarboxylsyra (TCA), sker i mitokondrier hos eukaryota organismer. Det är den första av två formella processer associerade med aerob andning. Den andra är elektron transport kedja (ETC) reaktioner.

Krebs-cykeln föregås av glykolys, vilket är nedbrytningen av glukos i pyruvat, med en liten mängd ATP (adenosintrifosfat, "energivaluta" för celler) och NADH (den reducerade formen av nikotinamidadenindinukleotid) som genereras i bearbeta. Glykolys och de två aeroba processerna som följer den representerar fullständig cellulär andning.

Även om det i slutändan syftar till att generera ATP, är Krebs-cykeln en indirekt, men livsviktig, bidragsgivare till det eventuella höga ATP-utbytet av aerob andning.

Startmolekylen för glykolys är sexkolinsockret glukos, som är den universella näringsmolekylen i naturen. Efter att glukos kommer in i en cell fosforyleras den (dvs. den har en fosfatgrupp fäst vid den), omarrangeras, fosforylerades en andra gång och delades i ett par trekolmolekyler, var och en med sin egen fosfatgrupp bifogad.

Varje medlem i detta par identiska molekyler genomgår ytterligare en fosforylering. Denna molekyl ordnas om för att bilda pyruvat i en serie steg som genererar en NADH per molekyl, de fyra fosfatgrupperna (två från varje molekyl) används för att skapa fyra ATP. Men eftersom den första delen av glykolys kräver en ingång av två ATP, nettoresultatet av glukos är två pyruvat, en ATP och två NADH.

Ett Krebs-cykeldiagram är oumbärligt när man försöker visualisera processen. Det börjar med introduktionen av acetylkoenzym A (acetyl CoA) in i mitokondriell matris eller organell interiör. Acetyl CoA är en tvåkolmolekyl skapad av pyruvatmolekylerna med tre kol från glykolys, med CO₂ (koldioxid) som skjuts ut i processen.

Acetyl CoA kombineras med en fyrkolmolekyl för att starta cykeln och skapa en sexkolmolekyl. I en serie steg som involverar förlusten av kolatomer som CO₂ och alstringen av en del ATP tillsammans med några värdefulla elektronbärare reduceras den mellanliggande molekylen med sex kol till en fyra-kolmolekyl. Men här är vad som gör detta till en cykel: Denna fyrkolsprodukt är samma molekyl som kombineras med acetyl CoA i början av processen.

Krebs-cykeln är ett hjul som aldrig slutar vrida så länge acetyl CoA matas in i det för att hålla det snurrande.

De enda reaktanterna i den korrekta Krebs-cykeln är acetyl CoA och den ovannämnda fyrkolmolekylen, oxaloacetat. Tillgången på acetyl CoA är beroende av att tillräckliga mängder syre är närvarande för att passa behoven hos en viss cell. Om ägaren av cellen tränar kraftigt kan cellen behöva förlita sig nästan uteslutande på glykolys tills syre "skulden" kan "betalas" under reducerad träningsintensitet.

Oxaloacetat kombinerat med acetyl CoA under påverkan av enzymet citratsyntas för att bilda citrateller motsvarande citronsyra. Detta frigör koenzymdelen av acetyl CoA-molekylen, vilket frigör den för användning vid uppströmsreaktioner av cellulär andning.

Citrat omvandlas sekventiellt till isocitrat, alfa-ketoglutarat, succinyl CoA, fumarat och malat innan steget som återgenererar oxaloacetat äger rum. I processen två CO₂ molekyler per cykelvarv (och därmed fyra per glukosmolekyl uppströms) går förlorade för miljön, medan den energi som frigörs vid deras frigöring används för att generera totalt två ATP, sex NADH och två FADH₂ (en elektronbärare som liknar NADH) per glukosmolekyl som kommer in i glykolys.

Tittar annorlunda och tog helt oxaloacetat ur blandningen när en molekyl av acetyl CoA går in i Krebs-cykeln, nettoresultatet är en del ATP och en hel del elektronbärare för de efterföljande ETC-reaktionerna i mitokondrie membran.