Ciclul Krebs? Ce este?

Dacă nu știți, atunci acesta este ciclul acidului tricarboxilic. Înțelegi?

Dacă nu, atunci acesta este un pas cheie în respirația tuturor celulelor care folosesc oxigen. Apropo, Hans Krebs a primit Premiul Nobel pentru descoperirea acestui ciclu.

În general, după cum înțelegeți, acest lucru este foarte important, mai ales pentru biochimiști. Sunt interesați de întrebare Cum să memorezi rapid ciclul Krebs?»

Iată cum arată:

În esență, ciclul Krebs descrie etapele conversiei acidului citric. Ele trebuie amintite.

1. Condensarea acetil-coenzimei A cu acid oxaloacetic duce la formarea acidului citric.
2. Acidul citric este transformat în acid izocitric prin cisaconit.
3. Acidul izocitric este dehidrogenat pentru a forma acid alfa-cetoglutaric și dioxid de carbon.
4. Acidul alfa-cetoglutaric este deshidratat pentru a forma succinil-coenzima A și dioxid de carbon.
5. Succinil coenzima A este transformată în acid succinic.
6. Acidul succinic este deshidratat pentru a forma acid fumaric.
7. Acidul fumaric se hidratează pentru a forma acid malic.
8. Acidul malic este deshidratat pentru a forma acid oxaloacetic. În acest caz, ciclul este închis. O nouă moleculă de acetil coenzima A intră în prima reacție a ciclului următor.

De fapt, nu am înțeles totul. Sunt mai interesat de cum să-l amintesc.

Cum să ne amintim ciclul Krebs? Verset!

Există un verset minunat care vă permite să vă amintiți acest ciclu. Autoarea acestui vers este o fostă studentă a KSMU, ea l-a compus în 1996.

ŞTIUCĂ la ACETIL LAMAIE nămol,
Dar nar CIS cu DAR KOHÎmi era frică
E peste el ISOLIMONN despre
ALFA-KETOGLUTAR Vai.

SUCCINIL Xia COENZIME om,
CHIHLIMBAR nămol FUMAROV despre,
YABLOCH ek aprovizionat pentru iarnă,
întors ŞTIUCĂ o din nou.

Aici, substraturile reacțiilor ciclului acidului tricarboxilic sunt criptate secvenţial:

• ACETIL-coenzima A
• Acid de lamaie
• acid cisaconitic
• acid izocitric
• ACID ALFA-KETOGLUTARIC
• SUCCINIL-COENZIMA A
• Acid succinic
• Acid fumaric
• Acid de mere
• PIKE (acid oxaloacetic)

Un alt verset pentru a aminti ciclul acidului tricarboxilic:

Știuca a mâncat acetat, se dovedește citrat,
Prin cisaconit va fi izocitrat.

Renunțând la hidrogen, pierde CO2,
Alfa-ketoglutaratul este extrem de fericit de acest lucru.

Vine oxidarea - NAD a furat hidrogen,
TDP, coenzima A ia CO2.

Și energia abia a apărut în succinil,
Imediat s-a născut ATP și a rămas succinatul.

Deci a ajuns la FAD - are nevoie de hidrogen,
Fumaratul a băut apă și s-a transformat în malat.

Apoi OVER a ajuns la malat, a dobândit hidrogen,
ŞIUCA a reapărut şi s-a ascuns în linişte.

Versetul este bun. Desigur, încă trebuie să-l amintiți, apoi întrebarea: „Cum să vă amintiți ciclul Krebs” nu va entuziasma studenții.

Cum să ne amintim ciclul Krebs? Poveste!

În plus, propun următorul lucru - să transformi fiecare dintre aceste etape (acid) în imagini și imagini:

ŞTIUCĂ- acid oxaloacetic
AC tehnologia se luptă cu ETI- acetil-coenzima A
LĂMÂIE- acid de lamaie
CISîntoarce cu KOH yami - cisaconit
Desenat pe pânză ( ISO) LĂMÂIE- acid izocitric
ALF păstrează GLU lateral GUDRON y - acid alfa-cetoglutaric
pe SUK stai si vezi CINI j - succinil-coenzima A
CHIHLIMBAR- acid succinic
în UGH razhke IDA la - acid fumaric
MĂR- Acid de mere

Alf aztec
Chihlimbar Yeti

Acum trebuie să le conectați în serie între ele. Și apoi Ciclul Krebs va fi amintit după cum urmează.

Aproape de râul lat, PIKE a început să sară din apă și să-i atace pe Azteca și pe ETI, care s-au luptat de jos. După ce i-au umplut cu LĂMII, aztecul și copiii s-au așezat pe un rezervor cu cai și au început repede să iasă din acest loc. Nu au observat cum s-au prăbușit în poartă, care era înfățișată (ISO) LEMON. Din interior, poarta le-a fost deschisă de către ALF, ținând în mână un pahar DEEP TARA. La această oră, CINICUL care stătea pe Cățea a început să arunce cu pietre de CHHLIBRIC în ei. Ascunși în spatele șepcilor cu MARLE, eroii noștri s-au ascuns în spatele MERE uriașe. Dar se dovedește că știuca s-a dovedit a fi viclean și îi așteptau după mere.

Pf, în sfârșit am terminat de scris această poveste. Cert este că a veni cu o astfel de poveste în capul tău este foarte rapid. Literal 1-2 minute. Dar a o afirma în text și chiar și pentru ca alții să o înțeleagă este cu totul altceva.

Memorarea ciclului Krebs cu un acronim

Un ananas întreg și o felie de sufleu astăzi este de fapt prânzul meu, care corespunde cu citrat, cis-aconitat, izocitrat, (alfa-)cetoglutarat, succinil-CoA, succinat, fumarat, malat, oxalacetat.

Sper că acum înțelegeți cum vă puteți aminti Ciclul Krebs.

Ciclul Krebs

Ciclul acidului tricarboxilic (Ciclul Krebs, ciclul citratului) este partea centrală a căii generale a catabolismului, un proces aerob biochimic ciclic în timpul căruia conversia compușilor cu doi și trei atomi de carbon, care se formează ca produse intermediare în organismele vii în timpul descompunerii carbohidraților, grăsimilor și proteinelor, la are loc CO 2. În acest caz, hidrogenul eliberat este trimis în lanțul de respirație a țesuturilor, unde este oxidat în continuare în apă, participând direct la sinteza unei surse de energie universală - ATP.

Ciclul Krebs este un pas cheie în respirația tuturor celulelor care folosesc oxigen, răscrucea multor căi metabolice din organism. Pe lângă un rol energetic semnificativ, ciclul joacă și o funcție plastică semnificativă, adică este o sursă importantă de molecule precursoare, din care, în cursul altor transformări biochimice, compuși atât de importanți pentru viața celulei precum se sintetizează aminoacizi, carbohidraţi, acizi graşi etc.

Ciclul de conversie a acidului citric în celulele vii a fost descoperit și studiat de biochimistul german Hans Krebs, pentru această lucrare el (împreună cu F. Lipman) a fost distins cu Premiul Nobel (1953).

Etapele ciclului Krebs

	substraturi	Produse	Enzimă	Tip de reacție	cometariu
1	Oxaloacetat + Acetil-CoA+ H2O	Citrat + CoA-SH	citrat sintetaza	Condens aldolic	stadiul limitativ transformă oxalacetatul de C4 în C6
2	Citrat	cis-aconiat + H2O	aconitază	Deshidratare	izomerizare reversibilă
3	cis-aconiat + H2O	izocitrat		hidratare
4	Izocitrat +	izocitrat dehidrogenază	Oxidare	Se formează NADH (echivalent cu 2,5 ATP)
5	Oxalosuccinat		α-cetoglutarat + CO2	decarboxilare	stadiu reversibil Se formează C5
6	α-cetoglutarat + NAD++ CoA-SH	succinil-CoA+ NADH+H++ CO2	alfacetoglutarat dehidrogenază	Decarboxilarea oxidativă	Se formează NADH (echivalent cu 2,5 ATP), regenerare C 4 căi (eliberat de CoA)
7	succinil-CoA+ PIB + P i	succinat + CoA-SH+ GTP	succinil coenzima A sintetaza	fosforilarea substratului	sau ADP ->ATP , Se formează 1 ATP
8	succinat + ubichinona (Q)	fumarat + ubichinol (QH 2)	succinat dehidrogenază	Oxidare	FAD este utilizat ca grup protetic (FAD->FADH 2 în prima etapă a reacției) în enzimă, echivalent cu 1,5 ATP
9	fumarat + H2O	L-malat	fumaraza	Conexiune H2O (hidratare)
10	L-malat + NAD+	oxalacetat + NADH+H+	malat dehidrogenază	oxidare	Se formează NADH (echivalent cu 2,5 ATP)

Ecuația generală pentru o revoluție a ciclului Krebs este:

Acetil-CoA → 2CO 2 + CoA + 8e −

Note

Legături

Fundația Wikimedia. 2010 .

• ciclul Calvin
• Ciclul Humphrey

Vedeți ce este „Ciclul Krebs” în alte dicționare:

CICLU KREBS- (ciclul acidului citric și tricarboxilic), un sistem de reacții biochimice prin care majoritatea organismelor EUCARIOTE își obțin energia principală ca urmare a oxidării alimentelor. Apare în celulele mitocondriale. Include mai multe substanțe chimice ...... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Ciclul Krebs- Ciclul acidului tricarboxilic, un ciclu de reacții succesive în celulele organismelor aerobe, care au ca rezultat sinteza moleculelor de ATP Subiecte de biotehnologie EN Ciclul Krebs... Manualul Traducătorului Tehnic

ciclul krebs- - o cale metabolică care duce la distrugerea completă a acetil-CoA la produsele finale - CO2 și H2O... Dicționar concis de termeni biochimici

Ciclul Krebs- trikarboksirūgščių ciklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Baltymų, riebalų ir angliavandenių oksidacinio skaidymo organizme ciklas. atitikmenys: engl. ciclul acidului citric; ciclul Krebs; ciclul acidului tricarboxilic ciclul Krebs; ciclu de lamaie ...... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Ciclul Krebs- ciclul acidului tricarboxilic (Krebs, acid citric) ciclul acidului tricarboxilic, ciclul Krebs. Cea mai importantă secvență ciclică a reacțiilor metabolice în organismele aerobe (eu și procariote), în urma căreia o secvențială ... ... Biologie moleculară și genetică. Dicţionar.

CICLU KREBS- la fel ca și ciclul acidului tricarboxilic... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Ciclul Krebs, Ciclul acidului citric- un ciclu complex de reacții, în care enzimele acționează ca catalizatori; aceste reacții au loc în celulele tuturor animalelor și constau în descompunerea acetatului în prezența oxigenului cu eliberare de energie sub formă de ATP (de-a lungul lanțului de transfer de electroni) și ... ... termeni medicali

CICLU KREBS, CICLU ACID CITRIC- (ciclul acidului citric) un ciclu complex de reacții, în care enzimele acționează ca catalizatori; aceste reacții au loc în celulele tuturor animalelor și constau în descompunerea acetatului în prezența oxigenului cu eliberare de energie sub formă de ATP (de-a lungul lanțului de transmisie ... ... Dicţionar explicativ de medicină

CICLU KREBS (ciclul acidului tricarboxilic- ciclul acidului citric) este un proces enzimatic ciclic complex în care acidul piruvic este oxidat în organism cu formarea de dioxid de carbon, apă și energie sub formă de ATP; ocupă o poziție centrală în sistemul general ...... Glosar de termeni botanici

Ciclul acidului tricarboxilic- Tsik ... Wikipedia

Ciclul acidului tricarboxilic este cunoscut și sub denumirea de ciclu Krebs, deoarece existența unui astfel de ciclu a fost propusă de Hans Krebs în 1937.
Pentru aceasta, 16 ani mai târziu, i s-a acordat Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină. Deci, descoperirea este foarte semnificativă. Care este sensul acestui ciclu și de ce este atât de important?

Orice s-ar spune, tot trebuie să începi destul de departe. Dacă te-ai angajat să citești acest articol, atunci cel puțin din auzite știi că principala sursă de energie pentru celule este glucoza. Este prezent constant în sânge într-o concentrație aproape neschimbată - pentru aceasta există mecanisme speciale care stochează sau eliberează glucoză.

În interiorul fiecărei celule se află mitocondrii – organele separate („organe” celulei) care procesează glucoza pentru a obține o sursă de energie intracelulară – ATP. ATP (acidul adenozin trifosforic) este versatil și foarte convenabil de utilizat ca sursă de energie: este integrat direct în proteine, furnizându-le energie. Cel mai simplu exemplu este proteina miozina, datorită căreia mușchii sunt capabili să se contracte.

Glucoza nu poate fi transformată în ATP, în ciuda faptului că conține o cantitate mare de energie. Cum să extragi această energie și să o direcționezi în direcția corectă fără a recurge la mijloace barbare (după standardele celulare) precum arderea? Este necesar să folosiți soluții alternative, deoarece enzimele (catalizatorii proteici) permit unor reacții să se desfășoare mult mai rapid și mai eficient.

Primul pas este conversia unei molecule de glucoză în două molecule de piruvat (acid piruvic) sau lactat (acid lactic). În acest caz, o mică parte (aproximativ 5%) din energia stocată în molecula de glucoză este eliberată. Lactatul este produs prin oxidare anaerobă - adică în absența oxigenului. Există, de asemenea, o modalitate de a transforma glucoza în condiții anaerobe în două molecule de etanol și dioxid de carbon. Aceasta se numește fermentație și nu vom lua în considerare această metodă.


...La fel cum nu vom lua în considerare în detaliu mecanismul glicolizei în sine, adică descompunerea glucozei în piruvat. Pentru că, pentru a-l cita pe Leinger, „Conversia glucozei în piruvat este catalizată de zece enzime care acționează în succesiune”. Cei care doresc pot deschide un manual de biochimie și se familiarizează în detaliu cu toate etapele procesului - acesta a fost studiat foarte bine.

S-ar părea că calea de la piruvat la dioxid de carbon ar trebui să fie destul de simplă. Dar s-a dovedit că se realizează printr-un proces în nouă etape, care se numește ciclul acidului tricarboxilic. Această aparentă contradicție cu principiul economiei (nu poate fi mai simplu?) se datorează parțial faptului că ciclul leagă mai multe căi metabolice: substanțele formate în ciclu sunt precursoare ale altor molecule care nu mai au legătură cu respirația ( de exemplu, aminoacizi) și orice alți compuși care trebuie eliminate ajung în ciclu și sunt fie „arse” pentru energie, fie reciclați în cei care sunt insuficienti.

Primul pas considerat în mod tradițional în relație cu ciclul Krebs este decarboxilarea oxidativă a piruvatului la un reziduu de acetil (Acetil-CoA). CoA, dacă cineva nu știe, este coenzima A, care are o grupare tiol în compoziția sa, pe care poate transporta un reziduu de acetil.


Descompunerea grăsimilor duce, de asemenea, la acetili, care intră și ei în ciclul Krebs. (Sunt sintetizati în mod similar - din Acetil-CoA, ceea ce explică faptul că numai acizii cu un număr par de atomi de carbon sunt aproape întotdeauna prezenți în grăsimi).

Acetil-CoA se condensează cu oxalacetat pentru a da citrat. Aceasta eliberează coenzima A și o moleculă de apă. Această etapă este ireversibilă.

Citratul este dehidrogenat la cis-aconitat, al doilea acid tricarboxilic din ciclu.

Cis-aconitatul atașează înapoi o moleculă de apă, transformându-se deja în acid izocitric. Aceasta și etapele anterioare sunt reversibile. (Enzimele catalizează atât reacțiile directe, cât și cele inverse - știi, nu?)

Acidul izocitric este decarboxilat (ireversibil) și simultan oxidat pentru a da acid ketoglutaric. În același timp, NAD+, în curs de recuperare, se transformă în NADH.

Următorul pas este decarboxilarea oxidativă. Dar, în acest caz, nu se formează succinat, ci succinil-CoA, care este hidrolizat în etapa următoare, direcționând energia eliberată către sinteza ATP.

Aceasta produce o altă moleculă NADH și o moleculă FADH2 (o coenzimă, alta decât NAD, care, totuși, poate fi, de asemenea, oxidată și redusă, stocând și eliberând energie).

Se dovedește că oxalacetatul funcționează ca un catalizator - nu se acumulează și nu este consumat în proces. Așa este - concentrația de oxalacetat din mitocondrii este menținută destul de scăzută. Dar cum să eviți acumularea altor produse, cum să coordonezi toate cele opt etape ale ciclului?

Pentru aceasta, după cum sa dovedit, există mecanisme speciale - un fel de feedback negativ. De îndată ce concentrația unui anumit produs crește peste norma, aceasta blochează activitatea enzimei responsabile de sinteza acestuia. Și pentru reacțiile reversibile, este și mai simplu: atunci când concentrația produsului este depășită, reacția începe pur și simplu să meargă în direcția opusă.

Și câteva observații minore

Hei! Vine vara, ceea ce înseamnă că toți studenții de secundă ai universităților de medicină vor lua biochimie. Un subiect dificil, într-adevăr. Pentru a-i ajuta puțin pe cei care repetă materialul pentru examene, am decis să fac un articol în care să vă povestesc despre „inelul de aur” al biochimiei – ciclul Krebs. Se mai numește și ciclul acidului tricarboxilic și ciclul acidului citric, care sunt toate sinonime.

Voi scrie reacțiile în sine. Acum voi vorbi despre de ce este nevoie de ciclul Krebs, unde merge și care sunt caracteristicile sale. Sper să fie clar și accesibil.

În primul rând, să înțelegem ce este metabolismul. Aceasta este baza fără de care înțelegerea ciclului Krebs este imposibilă.

Metabolism

Una dintre cele mai importante proprietăți ale viețuitoarelor (rețineți) este metabolismul cu mediul. Într-adevăr, doar o ființă vie poate absorbi ceva din mediu și apoi eliberează ceva în el.

În biochimie, metabolismul se numește „metabolism”. Metabolismul, schimbul de energie cu mediul este metabolism.

Când, să zicem, am mâncat un sandviș cu pui, am primit proteine ​​(pui) și carbohidrați (pâine). În timpul digestiei, proteinele se descompun în aminoacizi, iar carbohidrații în monozaharide. Ceea ce am descris acum se numește catabolism, adică descompunerea substanțelor complexe în altele mai simple. Prima parte a metabolismului este catabolism.

Încă un exemplu. Țesuturile din corpul nostru sunt în mod constant reînnoite. Când țesătura veche moare, fragmentele sale sunt desprinse și sunt înlocuite cu o țesătură nouă. Se creează țesut nou în procesul de sinteză a proteinelor din aminoacizi. Sinteza proteinelor are loc în ribozomi. Crearea unei noi proteine ​​(substanță complexă) din aminoacizi (substanță simplă) este anabolism.

Deci anabolismul este opusul catabolismului. Catabolismul este distrugerea substanțelor, anabolismul este crearea de substanțe. Apropo, pentru a nu-i încurca, amintiți-vă de asociere: „Anabolice. Sânge și sudoare”. Acesta este un film de la Hollywood (destul de plictisitor după părerea mea) despre sportivii care folosesc anabolizanți pentru creșterea musculară. Anabolice - creștere, sinteză. Catabolismul este procesul invers.

Punct de intersecție de dezintegrare și sinteză.

Ciclul Krebs ca etapă a catabolismului.

Cum sunt legate metabolismul și ciclul Krebs? Faptul este că ciclul Krebs este unul dintre cele mai importante puncte în care converg căile anabolismului și catabolismului. Aici se află semnificația sa.

Să o descompunem în diagrame. Catabolismul poate fi considerat aproximativ ca descompunerea proteinelor, grăsimilor și carbohidraților din sistemul nostru digestiv. Deci, am mâncat alimente din proteine, grăsimi și carbohidrați, ce urmează?

• Grăsimi - în glicerină și acizi grași (pot fi și alte componente, am decis să iau cel mai simplu exemplu);
• Proteine ​​- în aminoacizi;
• Moleculele polizaharide ale carbohidraților sunt împărțite în monozaharide individuale.

Mai departe, în citoplasma celulei, transformarea acestor substanțe simple în acid piruvic(ea este piruvat). Din citoplasmă, acidul piruvic intră în mitocondrii, unde se transformă în acetil coenzima A. Vă rugăm să rețineți că aceste două substanțe, piruvat și acetil CoA, sunt foarte importante.

Să vedem acum cum se întâmplă scena pe care tocmai am pictat-o:

Un detaliu important: aminoacizii se pot transforma imediat în acetil CoA, ocolind stadiul acidului piruvic. Acizii grași sunt transformați imediat în acetil CoA. Să luăm în considerare acest lucru și să ne edităm schema pentru a o corecta:

Transformarea substanțelor simple în piruvat are loc în citoplasma celulelor. După aceea, piruvatul intră în mitocondrii, unde este transformat cu succes în acetil CoA.

De ce piruvatul este transformat în acetil CoA? Tocmai pentru a începe ciclul nostru Krebs. Astfel, putem face încă o inscripție în schemă și obținem secvența corectă:

Ca urmare a reacțiilor ciclului Krebs, se formează substanțe importante pentru viață, dintre care principalele sunt:

• NADH(NicotinăAmidăAdeninăDiNucleotidă + cation de hidrogen) și FADH 2(Flavin Adenine DiNucleotide + moleculă de hidrogen). Am evidențiat în mod special părțile constitutive ale termenilor cu majuscule pentru a fi mai ușor de citit, în mod normal sunt scrise într-un singur cuvânt. NADH și FADH 2 sunt eliberate în timpul ciclului Krebs pentru a participa apoi la transferul de electroni către lanțul respirator al celulei. Cu alte cuvinte, aceste două substanțe joacă un rol crucial în respirația celulară.
• ATP adică adenozin trifosfat. Această substanță are două legături, a căror rupere dă o cantitate mare de energie. Multe reacții vitale sunt furnizate cu această energie;

De asemenea, se eliberează apă și dioxid de carbon. Să reflectăm acest lucru în diagrama noastră:

Apropo, întregul ciclu Krebs are loc în mitocondrii. Este locul în care are loc etapa pregătitoare, adică conversia piruvatului în acetil CoA. Nu degeaba, apropo, mitocondriile sunt numite „stația energetică a celulei”.

Ciclul Krebs ca început al sintezei

Ciclul Krebs este uimitor prin faptul că nu numai că ne oferă ATP (energie) și coenzime valoroase pentru respirația celulară. Dacă te uiți la diagrama anterioară, vei înțelege că ciclul Krebs este o continuare a proceselor de catabolism. Dar, în același timp, este și primul pas al anabolismului. Cum este posibil acest lucru? Cum poate același ciclu să distrugă și să creeze?

Se pare că produsele individuale ale reacțiilor ciclului Krebs pot fi trimise parțial pentru sinteza de noi substanțe complexe, în funcție de nevoile organismului. De exemplu, gluconeogeneza este sinteza glucozei din substanțe simple care nu sunt carbohidrați.

• Reacțiile ciclului Krebs sunt în cascadă. Ele apar una după alta, iar fiecare reacție anterioară o declanșează pe următoarea;
• Produșii de reacție ai ciclului Krebs sunt parțial utilizați pentru a începe următoarea reacție și parțial pentru sinteza de noi substanțe complexe.

Să încercăm să reflectăm acest lucru pe diagramă, astfel încât ciclul Krebs să fie desemnat exact ca punct de intersecție al dezintegrarii și sintezei.

Cu săgeți albastre am marcat căile anabolismului, adică crearea de noi substanțe. După cum puteți vedea, ciclul Krebs este într-adevăr punctul de intersecție a multor procese atât de distrugere, cât și de creație.

Cel mai important

• Ciclul Krebs este răscrucea căilor metabolice. Ei termină catabolismul (dezintegrarea), încep anabolismul (sinteza);
• Produșii de reacție ai ciclului Krebs sunt parțial folosiți pentru a începe următoarea reacție a ciclului și parțial trimiși pentru a crea noi substanțe complexe;
• Ciclul Krebs produce coenzimele NADH și FADH 2, care transportă electroni pentru respirația celulară, precum și energie sub formă de ATP;
• Ciclul Krebs are loc în mitocondriile celulelor.

Ciclul acidului citric (ciclul Krebs)

Substanțele bioorganice, cum ar fi glucoza, au o cantitate mare de energie. Când glucoza este oxidată de oxigen

Energia Gibbs este eliberată AG= -2880 kJ/mol. Această energie poate fi stocată în celulă sub forma energiei chimice a legăturilor fosfat ale ATP adenozil trifosfat. Moleculele de ATP rezultate difuzează în diferite părți ale celulei unde este utilizată energia. ATP este un purtător de energie. Celula folosește această energie pentru a lucra. Cu toate acestea, doar o mică parte din energia stocată în glucoză (câteva procente) este cheltuită în timpul glicolizei. Partea sa principală este transmisă în ciclul Krebs (Fig. 9.4), asociat cu respirația celulară.

Orez. 9.4.

eu- oxaloacetat, 1a acetil*CoL, 2 - acid citric (citrat). 3 - ieocitrat. 4 - oxalosuccinat. 5 - ketoglugarat. 6 - acid succinic (succinat). 7 - fumarat. 8 - acid malic (malat)

Ciclul Krebs, sau ciclul acidului citric, sau ciclul acidului 3-carboxilic, este o serie de reacții secvențiale care au loc în mitocondrii. În timpul acestor reacții, se realizează catabolismul grupărilor acetil CH3CO-, transferate din piruvat, produsul final al glicolizei. Piruvatul intră în reacțiile ciclului Krebs, transformându-se anterior în acetil-CoA.

Ciclul Krebs, ca și glicoliza, este o cale metabolică constând din etape succesive - reacții. Spre deosebire de glicoliză, această cale este închisă, ciclică.

1. Acetil-CoA - produs al catabolismului carbohidraților, proteinelor și lipidelor - intră în ciclu, reacționând (condensează) cu sarea acidului oxaloacetic (acid oxaloacetic). În acest caz, se formează o sare de acid citric (citrat):

2. Citratul izomerizează la izocitrat. Reacția este catalizată de enzima aconitaza și are loc prin formarea aconitatului cu transformarea sa ulterioară în izocitrat:

3. Izocitratul se oxidează la a-cetoglutarat. Reacția este catalizată de enzima izocitrat dehidrogenază:

4. a-cetoglutaratul suferă decarboxilarea oxidativă pentru a forma succinil-CoA. Catalizată de a-cetoglutarat dehidrogenază:

5. Succinil-CoA este transformat în succinat. Reacția este catalizată de enzima succinat-CoA ligaza:

6. Succinatul este transformat în fumarat. Reacția este catalizată de enzima dehidrogenază:

7. Fumaratul este hidratat la dubla legătură pentru a forma malat (sare a acidului malic). Catalizată de fumarat-hidratază:

8. Manatul este oxidat la oxapoacetat. Catalizată de mapat dehidrogenază:

Orez. 9.5.

La a opta etapă, ciclul se închide și începe noua lui trecere.

Toate etapele ciclului acidului citric au loc în mediul intern al mitocondriilor - matricea (Fig. 9.5). Iată toate enzimele acestei căi metabolice.

Mitocondriile (din grecescul "mitos" - un firși „condrion” - cereale) are o formă alungită; lungime 1,5-2 microni, diametru 0,5-1 microni. Organelele celulelor animale sunt localizate în mediul lichid al celulei - citoplasma (vezi Fig. 6.2).

Spațiul intern al mitocondriilor este înconjurat de două membrane continue. În acest caz, membrana exterioară este netedă, iar cea interioară formează numeroase pliuri, sau crestae. Spațiul intramitocondrial este limitat de membrana interioară, umplută cu un mediu lichid - matricea, care constă din aproximativ 50% proteine ​​și are o structură foarte fină. Forma alungită a mitocondriilor nu este universală. În unele țesuturi, cum ar fi mușchiul scheletic striat, mitocondriile iau uneori formele cele mai bizare.

Mitocondriile conțin un număr mare de enzime.

O celulă poate conține de la câteva sute la câteva zeci de mii de mitocondrii. Pentru același tip de celulă, numărul de mitocondrii este mai mult sau mai puțin constant. Cu toate acestea, trebuie amintit că numărul de mitocondrii poate varia în funcție de stadiul de dezvoltare a celulelor și de activitatea sa funcțională și, în general, de intensitatea stresului asupra organismului.

Mitocondriile sunt stații energetice care produc energie pentru viața corpului. Există în special multe mitocondrii în celulele musculare, unde sunt necesare costuri mari de energie.

Substanțele de înaltă energie NADH și FADFb formate în ciclul Krebs (vezi Fig. 9.4) își transferă energia în reacția de resinteză ATP din ADP:

Ca rezultat, se formează 3 molecule de ATP pentru fiecare moleculă de NADH. Această reacție este redox, adică este însoțită de transferul de electroni de la agentul de reducere a NADH la agenți de oxidare (vezi secțiunea 4.3). O2 acționează ca un agent oxidant. Această reacție se numește fosforilarea oxidativă ADP în Asia Pacific.

Fosforilarea oxidativă are loc în membrana mitocondrială internă. Energia este stocată în trei secțiuni ale lanțului respirator ca rezultat al sintezei ATP din ADP și P.

Reacția se desfășoară în mai multe etape pe membranele interioare ale mitocondriilor (vezi Fig. 9.5), într-un sistem de enzime numit lanțul respirator. Moleculele ADP provin aici din plasma celulară. Procesul redox corespunzător este numit respirație celulară. Aici este consumat oxigenul pe care îl respirăm.

Moleculele de ATP formate în matrice ies din mitocondrii în plasma celulară, unde participă la diferite reacții biochimice consumatoare de energie.

Astfel, energia eliberată în timpul transferului de electroni de la agenții reducători este utilizată pentru fosforilarea oxidativă a ADP la ATP.

Se presupune că energia eliberată de lanțul inspirator este utilizată direct pentru a converti membrana interioară într-o stare conformațională nouă, bogată în energie, care, la rândul său, devine forța motrice pentru fosforilarea oxidativă care duce la formarea ATP. În prezent, cea mai serioasă fundamentare a primit ipoteza conjugarea chimioosmotică Mitchell.

Astfel, biosinteza ATP în organismul animal se realizează din ADP și fosfat anorganic P, când acesta din urmă este activat datorită energiei de oxidare a compușilor organici în timpul proceselor metabolice.

Oxidarea compușilor organici în sistemele vii nu este întotdeauna asociată cu fosforilarea, iar fosforilarea nu trebuie să fie oxidativă.

Sunt cunoscute câteva sute de reacții de oxidare. Cel puțin o duzină dintre ele sunt asociate cu activarea simultană a fosfatului anorganic. Astfel de reacții se numesc reacții fosforilarea substratului. Aici, reacțiile de scindare a substratului sunt însoțite de transferul de energie direct la fosfatul anorganic. Ca urmare, se formează un alt substrat fosforilat cu o legătură macroergică. În acest caz, lanțul respirator de enzime nu participă la proces, iar energia eliberată în timpul transferului de electroni la oxigen nu se transformă în energia legăturii ATP fosfat.

Un exemplu de fosforilare a substratului este conversia sunicil-CoA în acid succinic cu formarea de GTP din GDP și fosfat P, în ciclul acidului citric.

La plante, sursa de energie pentru activarea fosfatului anorganic și asigurarea sintezei ATP este energia luminii solare captată de aparatul fotosintetic al celulei. Această fosforilare se numește fotosintetice.

Pentru a satisface nevoile energetice ale corpului uman, moleculele de ATP sunt împărțite de mii și mii de ori în timpul zilei în molecule ADP și P, urmate de resinteza ATP. În plus, rata de resinteză a ATP ar trebui să varieze într-o gamă largă - de la minim în timpul somnului până la maxim în perioadele de muncă musculară intensă.

Din cele de mai sus, putem concluziona că fosforilarea oxidativă nu este doar un proces vital continuu. Trebuie reglementat în limite largi, ceea ce se realizează prin antrenament.

Ecuația generală pentru reacțiile de glicoliză și ciclul acidului citric este scrisă după cum urmează:

Energia Gibbs standard de oxidare a 1 mol de glucoză C6H^Ob este D G*= -2880 kJ (vezi Secțiunea 5.1). Energia Gibbs standard de hidroliză a 38 de moli de ATP (energie stocată) este D G°"\u003d -38 * 30 \u003d -1180 kJ, adică doar 40% din energia glucozei este stocată (eficiența respirației). Restul energiei este eliberată din corp sub formă de căldură. Q. Aceasta explică încălzirea și creșterea temperaturii corpului în timpul muncii intense (vezi Fig. 5.2).

Glucoza acționează ca un combustibil celular în corpul nostru. Se obține în principal fie în procesul de digestie din carbohidrați, fie prin sinteza din grăsimi de rezervă.