Цикл Кребса, також відомий як цикл лимонної кислоти або цикл трикарбонової кислоти (ТСА), відбувається в мітохондріях еукаріотичних організмів. Це перший із двох формальних процесів, пов'язаних з аеробне дихання. Другий - електронно-транспортний ланцюг (ETC) реакції.
Циклу Кребса передує гліколіз, що є розщепленням глюкози до пірувату з невеликою кількістю АТФ (аденозинтрифосфат, "енергетична валюта" клітин) і NADH (відновлена форма нікотинаміду аденіндинуклеотиду), що утворюються в процес. Гліколіз і два аеробні процеси, що слідують за ним, являють собою повне клітинне дихання.
Хоча в кінцевому підсумку спрямований на генерацію АТФ, цикл Кребса є непрямим, хоча і життєво важливим фактором можливого високого виходу АТФ в аеробному диханні.
Гліколіз
Початковою молекулою для гліколізу є шестивуглецевий цукор глюкоза, яка є універсальною молекулою поживних речовин у природі. Після того, як глюкоза потрапляє в клітину, вона фосфорилюється (тобто до неї приєднана фосфатна група), переставляється, фосфорилюється вдруге і розщеплюється на пару молекул з трьох вуглеців, кожна з яких має свою фосфатну групу додається.
Кожен член цієї пари однакових молекул піддається іншому фосфорилюванню. Ця молекула переставляється з утворенням пірувату в серії етапів, що генерують один NADH на молекулу, чотири фосфатні групи (по дві з кожної молекули) використовуються для створення чотирьох АТФ. Але оскільки перша частина гліколізу вимагає введення двох АТФ, чистий результат глюкози - два пірувату, один АТФ і два НАДН.
Огляд циклу Кребса
Схема циклу Кребса незамінна при спробі візуалізувати процес. Починається з введення ацетил кофермент А (ацетил КоА) у мітохондріальну матрицю або органелу. Ацетил КоА - це двовуглецева молекула, створена з тривуглецевих молекул пірувату в результаті гліколізу, з CO2 (вуглекислий газ), що проливається в процесі.
Ацетил-КоА поєднується з молекулою чотирьох вуглецю, щоб розпочати цикл, створюючи молекулу із шести вуглецю. У серії етапів, що включають втрату атомів вуглецю як CO2 і при утворенні деякої кількості АТФ разом із деякими цінними електронними носіями проміжна молекула з шести вуглецю відновлюється до молекули з чотирма вуглецями. Але ось що робить цей цикл: Цей чотиривуглецевий продукт - це та сама молекула, яка поєднується з ацетил-КоА на початку процесу.
Цикл Кребса - це колесо, яке ніколи не перестає обертатися, доки в нього подається ацетил-КоА, щоб він продовжував обертатися.
Циклореактиви Кребса
Єдиними реагентами власне циклу Кребса є ацетил КоА і згадана молекула чотирьох вуглецю, оксалоацетат. Наявність ацетил-КоА залежить від достатньої кількості кисню, який відповідає потребам даної клітини. Якщо власник клітини здійснює енергійні фізичні вправи, клітині, можливо, доведеться покладатися майже виключно на гліколіз, поки кисневий «борг» не зможе «виплатити» під час зниженої інтенсивності фізичних вправ.
Оксалоацетат у поєднанні з ацетил КоА під впливом ферменту цитратсинтази утворює цитрат, або еквівалентно, лимонна кислота. Це вивільняє коферментну частину молекули ацетил-КоА, звільняючи її для використання в реакціях клітинного дихання, що перебувають вгорі.
Велопродукти Кребса
Цитрат послідовно перетворюють у ізоцитрат, альфа-кетоглутарат, сукциніл КоА, фумарат і малат перед тим, як відбудеться стадія, яка регенерує оксалоацетат. У процесі дві CO2 молекули за оборот циклу (і, отже, чотири на молекулу глюкози вище за течією) втрачаються в навколишнє середовище, тоді як енергія, що виділяється при їх виділенні, використовується для генерації загальної кількості два ATP, шість NADH і два FADH2 (електронний носій, подібний до NADH) на молекулу глюкози, що надходить у гліколіз.
Якщо дивитись на це по-іншому, взагалі витягуючи оксалоацетат із суміші, коли молекула ацетил-КоА потрапляє в цикл Кребса, кінцевим результатом є деяка кількість АТФ та велика кількість носіїв електронів для подальших реакцій ETC у мітохондріях мембрана.