Krebsi tsükli mõistmine rakuhingamisel

Sarnaselt teiste elusolenditega peavad rakud energia tootmiseks läbi viima ainevahetuse, millest üks on läbi hingamise. Rakuhingamine võib olla aeroobne, see tähendab, et see hõlmab substraadi täielikku lagunemist hapniku manulusel. Aeroobne hingamine toimub raku mitokondrites ja toodab rohkem energiat. Aeroobse hingamise üks etappidest on krebsi tsükkel. Krebsi tsükli avastas saksa arst ja biokeemik Hans Adolf Krebs.

Krebsi tsükkel on rida keemilisi reaktsioone, mis toimuvad elusrakkudes energia tootmiseks atsetüülko-A-st, mis on glükolüüsi tagajärjel tekkinud muutus püroviinhappest. Aeroobse hingamise etapid algavad glükolüüsist, oksüdatiivsest dekarboksüülimisest, Krebsi tsüklist ja elektronide ülekandest.

Selles artiklis käsitleme krebsi tsüklis toimuvat protsessi.

Suurem osa elusolendite jaoks vajalikust energiast tuleb rakkudes toimuvast glükoosi katabolismist või lagunemisest. Alguses läbib glükoos glükolüüsiprotsessi, mis muudab selle püroviinhappeks. Hapniku puudumisel töödeldakse püroviinhapet anaeroobse hingamise teel piimhappeks või alkoholiks. Kuid hapniku leidmisel töödeldakse püroviinhapet aeroobse hingamise teel, et töödelda see energiaks, veeks ja süsinikdioksiidiks.

(Loe ka: Evolutsiooni mõjutavad tegurid)

Krebsi tsüklis on kaks olulist etappi, nimelt oksüdatiivne dekarboksüülimine ja krebsi tsükkel . Oksüdatiivne dekarboksüülimine viitab etapile püroviinhappe muundamisel atsetüülko-A-ks. Lisaks viiakse atsetüülko-A mitokondriaalse maatriksisse, et läbida Krebsi tsükkel.

Oksüdatiivne dekarboksüülimine

Oksüdatiivse dekarboksüülimise etapis muundatakse glükolüüsil saadud püroviinhape atsetüülko-A-ks. See etapp viiakse läbi mitme reaktsiooni kaudu, mida katalüüsib ensüümikompleks, mida nimetatakse püruvaadi dehüdrogenaasiks. Seda ensüümi leidub eukarüootsete rakkude mitokondrites ja prokarüootsete rakkude tsütoplasmas.

krebsi tsükkel

Oksüdatiivne dekarboksüülimine algab karboksüülrühma (-COO) vabanemisega püroviinhappest CO 2 -ks . Seejärel allesjäänud kaks aatomit püroviinamarihape kujul CH 3 COO - läheb liig elektronid saada NAD + molekuli moodustamiseks NADH. Kaks süsinikuaatomimolekuli muutuvad atsetaadiks. Lõpuks seotakse koensüüm A või atsetaadiga atsetüülkoensüüm A või atsetüülko-A.

Krebsi tsükkel

Atsetüülestrite co-Molekul seejärel osaleb Krebsi tsüklis toota ATP, NADH, FADH 2 ja CO 2 . Selle protsessi etapid moodustavad ringi, nii et seda nimetatakse tsükliks.

krebsi tsükkel2

See tsükkel algab sellega, et atsetüülko-A seondub oksaloatsetaadiga, moodustades tsitraadi. Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm tsitraat-süntaas. Seejärel muundatakse tsitraat ensüümi akonitaasi abil isotsitraadiks. Isotsitraat töödeldakse ensüümi isositraadi dehüdrogenaasi abil alfa-ketoglutaraadiks. See reaktsioon vabastab CO 2 ja tekitab NADH.

Lisaks muundatakse alfa-ketoglutaraat või a-ketoglutaraat ensüümi alfa-ketoglutaraadi dehüdrogenaasi abil suktsinüül-Co-A-ks. See reaktsioon vabastab ka CO 2 ja tekitab NADH. Seejärel töödeldakse suktsinüülko-A ensüümi suktsinüülko-A süntetaasi abil suktsinaadiks. See protsess genereerib GTP, mille saab seejärel ATP-ks teisendada.

Pärast seda muundatakse eelmise protsessi suktsinaat ensüümi suktsinaatdehüdrogenaasi abil fumaraadiks ja tekitab FADH 2 . Ensüüm fumaraas muundab fumaraadi malaadiks. Seejärel töödeldakse malaat ensüümi malaatdehüdrogenaasi toimel oksaloatsetaadiks. See protsess toodab NADH-d.

Üks atsetüül co-Molekul, mis töödeldakse Krebsi tsüklis võivad toota 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH 2 ja 2 CO 2 . Kuna üks glükoosi molekuli võib jaotada kaheks atsetüül co-A, ühe glükoosi molekuli saab toota 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2 ja 4 CO 2 kaudu Krebsi tsüklis. NADH ja FADH 2 molekulid sisenevad hiljem ATP tootmiseks elektronide ülekandmise protsessi.