โมเลกุลใดเข้าและออกจากวงจรเครบส์

เครบส์ ไซเคิลหรือที่เรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริกหรือวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต เป็นกระบวนการแรกในสองกระบวนการที่เป็นทางการที่เกี่ยวข้องกับ การหายใจแบบแอโรบิก ประการที่สองคือ being ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน (ETC) ปฏิกิริยา

วงจร Krebs นำหน้าด้วย ไกลโคไลซิสซึ่งเป็นการสลายกลูโคสให้เป็นไพรูเวต โดยมี ATP (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต "สกุลเงินพลังงาน" ของเซลล์) และ NADH (รูปแบบรีดิวซ์ของ nicotinamide adenine dinucleotide) ที่สร้างขึ้นใน กระบวนการ. Glycolysis และกระบวนการแอโรบิกสองกระบวนการที่ตามมาแสดงถึงการหายใจของเซลล์ที่สมบูรณ์

แม้ว่าในท้ายที่สุดจะมุ่งเป้าไปที่การสร้าง ATP แต่วัฏจักร Krebs นั้นเป็นทางอ้อม แม้ว่าจะมีความสำคัญ แต่ก็มีส่วนสนับสนุนให้ผลตอบแทน ATP สูงในท้ายที่สุดของการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

โมเลกุลเริ่มต้นสำหรับ glycolysis คือน้ำตาลหกคาร์บอน กลูโคสซึ่งเป็นโมเลกุลสารอาหารสากลในธรรมชาติ หลังจากที่กลูโคสเข้าสู่เซลล์ จะเป็นฟอสโฟรีเลต (เช่น มีหมู่ฟอสเฟตติดอยู่) จัดเรียงใหม่ phosphorylated เป็นครั้งที่สองและแยกออกเป็นคู่ของโมเลกุลคาร์บอนสามคู่ โดยแต่ละกลุ่มมีหมู่ฟอสเฟตของตัวเอง แนบมาด้วย

สมาชิกของโมเลกุลที่เหมือนกันแต่ละคู่นี้ได้รับฟอสโฟรีเลชันอีกตัวหนึ่ง โมเลกุลนี้ถูกจัดเรียงใหม่เพื่อสร้างไพรูเวตเป็นชุดของขั้นตอนที่สร้าง NADH หนึ่งตัวต่อโมเลกุล โดยกลุ่มฟอสเฟตสี่กลุ่ม (สองกลุ่มจากแต่ละโมเลกุล) ถูกใช้เพื่อสร้าง ATP สี่กลุ่ม แต่เนื่องจากส่วนแรกของ glycolysis ต้องการอินพุตของ ATP สองตัว ผลลัพธ์สุทธิของกลูโคสคือไพรูเวตสองตัว, ATP หนึ่งตัวและ NADH สองตัว

แผนภาพวงจร Krebs เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อพยายามทำให้เห็นภาพกระบวนการ เริ่มต้นด้วยการแนะนำของ อะเซทิลโคเอ็นไซม์เอ เข้าไปใน mitochondrial matrix หรือออร์แกเนลล์ภายใน Acetyl CoA เป็นโมเลกุลสองคาร์บอนที่สร้างขึ้นจากโมเลกุลไพรูเวตสามคาร์บอนจากไกลโคไลซิสด้วย CO₂ (คาร์บอนไดออกไซด์) หลั่งในกระบวนการ

Acetyl CoA รวมกับโมเลกุลสี่คาร์บอนเพื่อเริ่มต้นวัฏจักร ทำให้เกิดโมเลกุลคาร์บอนหกตัว ในชุดของขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียอะตอมของคาร์บอนเป็นCO₂ และการสร้าง ATP บางส่วนพร้อมกับตัวพาอิเล็กตรอนที่มีค่าบางตัว โมเลกุลกลางของคาร์บอน 6 ตัวจะลดลงเหลือโมเลกุลคาร์บอน 4 ตัว แต่นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดวัฏจักร: ผลิตภัณฑ์สี่คาร์บอนนี้เป็นโมเลกุลเดียวกันกับที่รวมกับอะซิติล CoA เมื่อเริ่มกระบวนการ

วงจร Krebs เป็นวงล้อที่ไม่เคยหยุดหมุนตราบเท่าที่มีการป้อน acetyl CoA เข้าไปเพื่อให้หมุนได้

ตัวทำปฏิกิริยาเดียวของวงจรเครบส์ที่เหมาะสมคืออะเซทิลโคเอและโมเลกุลคาร์บอนสี่ตัวที่กล่าวถึงข้างต้น ออกซาโลอะซิเตต. ความพร้อมใช้งานของ acetyl CoA ขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนที่เพียงพอเพื่อให้เหมาะกับความต้องการของเซลล์ที่กำหนด หากเจ้าของเซลล์ออกกำลังกายอย่างกระฉับกระเฉง เซลล์อาจต้องพึ่งพาไกลโคไลซิสเกือบทั้งหมดจนกว่า "หนี้" ของออกซิเจนจะสามารถ "จ่าย" ได้ระหว่างความเข้มข้นของการออกกำลังกายที่ลดลง

Oxaloacetate รวมกับ acetyl CoA ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ซิเตรตซินเทสเพื่อสร้าง ซิเตรตหรือเทียบเท่ากรดซิตริก ซึ่งจะปลดปล่อยส่วนโคเอ็นไซม์ของโมเลกุลอะเซทิลโคเอ ปล่อยให้เป็นอิสระเพื่อใช้ในปฏิกิริยาต้นน้ำของการหายใจระดับเซลล์

ซิเตรตจะถูกแปลงตามลำดับเป็น ไอโซซิเตรต, อัลฟา-คีโตกลูตาเรต, ซัคซินิล CoA, ฟูมาเรต และ มาลาเต ก่อนที่ขั้นตอนที่สร้างออกซาโลอะซีเตตขึ้นใหม่จะเกิดขึ้น ในกระบวนการ สองCO two₂ โมเลกุลต่อรอบของวัฏจักร (และสี่ต่อโมเลกุลของกลูโคสต้นน้ำ) จะสูญเสียไปสู่สิ่งแวดล้อม ในขณะที่พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจะถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานทั้งหมด สอง ATP, หก NADH และสอง FADH₂ (ตัวพาอิเล็กตรอนที่คล้ายกับ NADH) ต่อโมเลกุลกลูโคสที่เข้าสู่ไกลโคไลซิส

เมื่อมองต่างออกไป โดยเอาออกซาโลอะซีเตตออกจากส่วนผสมทั้งหมด เมื่อโมเลกุลของอะซิติลโคเอเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ ผลสุทธิคือ ATP บางส่วนและตัวพาอิเล็กตรอนจำนวนมากสำหรับปฏิกิริยา ETC ที่ตามมาในไมโตคอนเดรีย เมมเบรน