Основною відмінністю між анаеробними та аеробними умовами є потреба в кисні. Анаеробні процеси не потребують кисню, тоді як аеробні процеси вимагають кисню. Однак цикл Кребса не такий простий. Це частина складного багатоетапного процесу, який називається клітинним диханням. Хоча використання кисню безпосередньо не бере участь у циклі Кребса, це вважається аеробним процесом.
Огляд аеробного клітинного дихання
Аеробне клітинне дихання відбувається, коли клітини споживають їжу, виробляючи енергію у вигляді аденін трифосфату або АТФ. Катаболізм цукрової глюкози означає початок клітинного дихання, оскільки енергія вивільняється з його хімічних зв’язків. Складний процес складається з декількох взаємозалежних компонентів, таких як гліколіз, цикл Кребса та електронно-транспортний ланцюг. Загалом для цього процесу потрібно 6 молекул кисню на кожну молекулу глюкози. Хімічна формула 6O2 + C6H12O6 -> 6CO2 + 6H2O + енергія АТФ.
Попередник циклу Кребса: гліколіз
Гліколіз відбувається в цитоплазмі клітини, і він повинен передувати циклу Кребса. Процес вимагає використання двох молекул АТФ, але оскільки глюкоза розщеплюється з шестивуглецевої молекули цукру на дві тривуглецеві молекули цукру, створюються чотири молекули АТФ і дві NADH. Тривуглецевий цукор, відомий як піруват, і NADH транспортуються до циклу Кребса, щоб створити більше АТФ в аеробних умовах. Якщо кисню немає, пірувату не дозволяється потрапляти в цикл Кребса, і він далі окислюється з утворенням молочної кислоти.
Цикл Кребса
Цикл Кребса відбувається в мітохондріях, які також відомі як енергетичний будинок клітини. Після надходження пірувату з цитоплазми кожна молекула повністю розщеплюється з тривуглецевого цукру на двовуглецевий фрагмент. Отримана молекула приєднується до коферменту, який запускає цикл Кребса. Коли двовуглецевий фрагмент подорожує по колу, у ньому є чисте виробництво чотирьох молекул діоксиду вуглецю, шести молекул NADH та двох молекул АТФ та FADH2.
Значення ланцюга транспорту електронів
Коли NADH відновлюється до NAD, електронно-транспортний ланцюг приймає електрони від молекул. У міру того, як електрони переносяться на кожен носій в ланцюзі транспорту електронів, вільна енергія виділяється і використовується для утворення АТФ. Кисень є кінцевим акцептором електронів в ланцюзі транспорту електронів. Без кисню електронно-транспортний ланцюг забивається електронами. Отже, НАД не може вироблятися, що призводить до того, що гліколіз виробляє молочну кислоту замість пірувату, яка є необхідною складовою циклу Кребса. Таким чином, цикл Кребса сильно залежить від кисню, вважаючи його аеробним процесом.