Определение цикла Кребса
Цикл Кребса, также называемый циклом лимонной кислоты, является вторым важным шагом в окислительного фосфорилирования, После того, как гликолиз расщепляет глюкозу на более мелкие 3-углеродные молекулы, цикл Кребса передает энергию от этих молекул электронным носителям, которые будут использоваться в цепь переноса электронов производить АТФ.
Обзор цикла Кребса
Большинство организмов используют глюкозу в качестве основного источника топлива, но должны расщеплять эту глюкозу и накапливать энергию в ATP и другие молекулы. Цикл Кребса содержится в митохондрии, В митохондриальной матрице реакции цикла Кребса добавляют электроны и протоны к ряду электронных носителей, которые затем используются цепь переноса электронов производить АТФ.
Цикл Кребса начинается с продуктов гликолиза, которые представляют собой две трехуглеродные молекулы, известные как пируват, Эта молекула является кислым, поэтому цикл Кребса также называют циклом трикарбоновых кислот (ТСА). В течение ряда реакций эти молекулы далее распадаются на углекислый газ. Энергия от молекул передается другим молекулам, называемым электронные носители, Эти молекулы переносят накопленную энергию к цепи переноса электронов, которая, в свою очередь, создает АТФ.
Затем клетка использует этот АТФ для питания различных клеточных реакций, таких как активация ферментов или транспортных белков. Цикл Кребса является вторым из 4 различных процессов, которые должны произойти, чтобы извлечь энергию из глюкозы. Всего цикл Кребса состоит из 9 последовательных реакций.
Продукты цикла Кребса
Первый шаг использования глюкозы, гликолиз, производит несколько АТФ, а также молекулы, которые будут обрабатываться с циклом Кребса. Во время гликолиза одна молекула глюкозы расщепляется на две более мелкие трехуглеродные молекулы, называемые пируват, Затем пируват превращается в ацетил-КоА. Ацетил-КоА затем используется в цикле Кребса для производства нескольких основных продуктов. В свою очередь, эти продукты приводят к образованию АТФ, основного источника энергии клетки.
Перед первыми стадиями цикла Кребса пируват превращается в ацетил-КоА. В ходе этого процесса образуются одна молекула CO2 и одна молекула электронного носителя NADH. Цикл Кребса включает превращение этого ацетил-КоА в диоксид углерода. Во время шагов цикла высвобождаются две молекулы CO2, в дополнение к еще 3 молекулам NADH, одной из FADH2 и одной из GTP.
Таким образом, на каждую добавленную 1 молекулу пирувата цикл Кребса будет производить:
- 2 молекулы СО2
- 3 молекулы НАДН
- 1 молекула FADH2
- 1 молекула GTP
Молекула глюкозы содержит 2 молекулы пирувата, поэтому 1 молекула глюкозы будет производить вдвое больше продуктов, перечисленных выше, по мере того, как она проходит через цикл Кребса. Эти продукты будут преобразованы в АТФ на более поздних этапах аэробного дыхания, Углекислый газ является единственным «отходным» продуктом и должен быть удален из камеры. Крупные организмы должны удалять углекислый газ из всех своих клеток. У этих животных углекислый газ обычно обменивается в жабрах или легких на кислород, который помогает вести последние стадии аэробного дыхания.
Где происходит цикл Кребса?
Цикл Кребса происходит только в пределах митохондриальная матрица, Пируват образуется в цитозоль ячейки, затем импортируется в митохондрии, Здесь он превращается в ацетил-КоА и импортируется в митохондриальный матрикс. Митохондриальный матрикс является самой внутренней частью митохондрий. На рисунке ниже показаны различные части митохондрий.
Митохондриальный матрикс имеет необходимые ферменты и среду для проведения сложных реакций цикла Кребса. Кроме того, продукты цикла Кребса приводят в движение цепь переноса электронов и окислительное фосфорилирование, которые происходят во внутренней митохондриальной мембране. Электронные носители будут сбрасывать свои электроны и протоны в цепь, что в конечном итоге приводит к образованию АТФ. Затем эта молекула экспортируется из митохондрий в качестве основного источника энергии для клетки.
Митохондрии встречаются практически во всех организмах, особенно многоклеточный организмы. Растения, животные и грибы все используют цикл Кребса как неотъемлемую часть аэробного дыхания.
Цикл Шаги Кребса
Цикл Кребса имеет 9 основных реакций, которые происходят быстро подряд. Изображение ниже показывает эти реакции.
Обратите внимание, что цитрат является первой молекулой, созданной после добавления ацетил-КоА. Вот почему цикл Кребса также известен как цикл лимонной кислоты. Продукты цикла на изображении выше. Этот процесс известен как «цикл», потому что он всегда заканчивается оксалоацетатом, который можно комбинировать с новым ацетил-КоА для получения новой молекулы цитрата для каждого цикла.
Функция цикла Кребса
Цикл Кребса, вероятно, является наиболее важной частью процесса аэробного дыхания, поскольку он управляет образованием электронных носителей. Эти носители важны. Они несут энергию, используемую для создания большого количества молекул АТФ на последних этапах аэробного дыхания. Произведенные электронные носители (NADH и FADH2) не могут обеспечить энергию для клеточного процесса напрямую. Вместо этого процессы цепь переноса электронов и окислительное фосфорилирование будет использовать энергию этих молекул для активации комплекса ферментов АТФ-синтаза, который производит АТФ.