Krebsův cyklus - hlavní etapy a význam pro biologické systémy

Většina chemické energie uhlíku se uvolňuje za aerobních podmínek za účasti kyslíku. Krebsův cyklus se také nazývá cyklus kyseliny citronové nebo buněčné dýchání. Mnoho vědců se podílelo na rozluštění jednotlivých reakcí tohoto procesu: A. Szent-Gyorgyi, A. Lenringer, H. Krebs, jehož jménem je cyklus SE Severin a další.

Existuje úzká souvislost mezi anaerobním a aerobním trávením sacharidů. Nejdříve se vyskytuje v přítomnosti kyseliny pyrohroznové, která končí anaerobní digescí sacharidů a začíná buněčné dýchání (Krebsův cyklus). Obě fáze jsou katalyzovány stejnými enzymy. Chemická energie se uvolňuje během fosforylace, je vyhrazena ve formě makroergů ATP. Při chemických reakcích se účastní stejné koenzymy (NAD, NADP) a kationty. Rozdíly jsou následující: pokud je anaerobní trávení sacharidů lokalizováno hlavně v hyaloplazmě, reakce buněčného dýchání probíhají hlavně v mitochondriích.

Za určitých podmínek se pozoruje antagonismus mezi oběma fázemi. Tak, v přítomnosti kyslíku reakční rychlost glykolýza prudce klesá (efekt Pasteura). Produkty glykolýzy mohou inhibovat aerobní metabolismus sacharidů (efekt Crabtree).

Krebsův cyklus má řadu chemických reakcí, výsledkem čehož jsou produkty štěpení uhlovodíků oxidovány na oxid uhličitý a vodu a chemická energie se akumuluje v makroergických sloučeninách. Během buněčného dýchání vzniká "nosič" - kyselina oxalooctová (SHCHO). Následně dochází ke kondenzaci s "nosičem" aktivovaného zbytku kyseliny octové. K dispozici je kyselina trikarboxylová - citrón. V průběhu chemických reakcí dochází k "obratu" zbytku kyseliny octové v cyklu. Z každé molekuly kyselina pyrohroznová vzniká osmnáct molekul adenosintrifosfátu. Na konci cyklu se uvolňuje "nosič", který reaguje s novými molekulami aktivovaného zbytku kyseliny octové.

Krebsův cyklus: reakce

Pokud je konečným produktem anaerobního štěpení sacharidů kyselina mléčná, pak je pod vlivem laktátdehydrogenázy oxidována na kyselinu pyrohroznovou. Část molekul kyseliny pyrohroznové vede k syntéze "nosiče" SHCH pod vlivem enzymu pyruvátkarboxylázy a v přítomnosti iontů Mg2 +. Část molekul kyseliny pyrohroznové je zdrojem tvorby "aktivního acetátu" - acetylkoenzymu A (acetyl-CoA). Reakce se provádí pod vlivem pyruvát dehydrogenázy. Acetyl-CoA obsahuje makroergické připojení, ve kterém je zhruba 5 až 7% energie. Většina chemické energie vzniká v důsledku oxidace "aktivního acetátu".

Pod vlivem citrátové syntetázy začne samotný Krebsův cyklus, což vede k tvorbě kyseliny citronové. Tato kyselina pod vlivem akonitové hydratázy se dehydrogenuje a převede na kyselinu cis-akonovou, která se po přidání molekuly vody změní na izomonovou kyselinu. Mezi třemi trikarboxylovými kyselinami se stanoví dynamická rovnováha.

kyselina izocitronová se oxiduje na oxalosuccinic, který se dekarboxyluje a převede na alfa-ketoglutarové. Reakce je katalyzována enzymem isocitrát dehydrogenasa. Kyseliny a-ketoglutarové pod vlivem enzymu 2-oxo- (alfa-keto) -glutaratdegidrogenazy dekarboxyluje, což vede k tvorbě sukcinyl-CoA, obsahující energie vazbu.

V dalším kroku sukcinyl-CoA enzymem sukcinyl-CoA-syntetázy přenáší energie vazby GDF (kyselina guanozindifosfatnoy). GTP (kyselina guanozintrifosfatnaya) pod vlivem enzymu adenylát odešle GTP-vazební energie AMP (kyselina adenozinmonofosfatnoy). Krebsův cyklus: vzorec - GTP + AMP - HDP + ADP.

Kyselina jantarová pod vlivem enzymu sukcinátdehydrogenázy (SDG) je oxidován na kyselinu fumarovou. Koenzym LDH je flavin adenin dinukleotid. Fumarát pod vlivem enzymu fumaráthydratasy se převádí na kyselinu jablečnou, která je zase oxidována a tvoří SCOK. Je-li v reakčním systému přítomen systém acetyl-CoA, SCOQ je znovu zařazen do cyklu kyseliny trikarboxylové.

Takže jedna molekula glukózy je vytvořena na 38 molekul ATP (dvou - vzhledem k anaerobní glykolýzy, šest - v důsledku oxidace dvou molekul NADmiddot-M + H +, které se tvoří v průběhu glykolytické oksireduktsii a 30 - v důsledku TCA). Koeficient účinnosti TSC je 0,5. Zbývající energie se rozptýlí ve formě tepla. CTC oxiduje 16-33% laktátové kyseliny, zbytek své hmotnosti jde do resyntézy glykogenu.