Krebsov cyklus? Čo to je?

Ak si nie ste vedomí, potom ide o cyklus trikarboxylových kyselín. Rozumieš?

Ak nie, potom je to kľúčový krok v dýchaní všetkých buniek, ktoré využívajú kyslík. Mimochodom, Hans Krebs dostal za objav tohto cyklu Nobelovu cenu.

Vo všeobecnosti, ako ste pochopili, je táto vec veľmi dôležitá, najmä pre biochemikov. Zaujíma ich otázka Ako si rýchlo zapamätať Krebsov cyklus?»

Vyzerá to takto:

Krebsov cyklus v podstate popisuje kroky pri premene kyseliny citrónovej. Treba si ich pamätať.

1. Kondenzáciou acetyl-koenzýmu A s kyselinou oxaloctovou dochádza k tvorbe kyseliny citrónovej.
2. Kyselina citrónová sa premieňa na kyselinu izocitrónovú prostredníctvom cisakonitu.
3. Kyselina izocitrónová sa dehydrogenuje za vzniku kyseliny alfa-ketoglutarovej a oxidu uhličitého.
4. Kyselina alfa-ketoglutarová sa dehydratuje za vzniku sukcinylkoenzýmu A a oxidu uhličitého.
5. Sukcinylkoenzým A sa premieňa na kyselinu jantárovú.
6. Kyselina jantárová sa dehydratuje za vzniku kyseliny fumarovej.
7. Kyselina fumarová hydratuje za vzniku kyseliny jablčnej.
8. Kyselina jablčná sa dehydratuje za vzniku kyseliny oxaloctovej. V tomto prípade je cyklus uzavretý. Do prvej reakcie nasledujúceho cyklu vstupuje nová molekula acetylkoenzýmu A.

Popravde, nerozumel som všetkému. Skôr ma zaujíma, ako si to zapamätať.

Ako si zapamätať Krebsov cyklus? Verš!

Existuje nádherný verš, ktorý vám umožňuje zapamätať si tento cyklus. Autorkou tohto verša je bývalá študentka KSMU, skomponovala ho ešte v roku 1996.

ŠŤUKA pri ACETIL CITRÓN bahno,
Ale nár CIS s ALE KOH Bál som sa
Je nad ním ISOLIMONN o
ALFA-KETOGLUTARžiaľ.

SUCCINIL Xia KOENZÝM om,
JANTAR bahno FUMAROV o,
YABLOCH máme zásoby na zimu,
otočil ŠŤUKA ach znova.

Tu sú substráty reakcií cyklu trikarboxylových kyselín postupne zakódované:

• ACETYL-koenzým A
• Kyselina citrónová
• kyselina cisakonitová
• kyselina izocitrónová
• KYSELINA ALFA-KETOGLUTAROVÁ
• SUCCINIL-KOENZÝM A
• Kyselina jantárová
• Kyselina fumarová
• Kyselina jablková
• PIKE (kyselina oxaloctová)

Ďalší verš na zapamätanie cyklu trikarboxylových kyselín:

Šťuka jedla acetát, ukázalo sa, že citrát,
Cez cisakonit to bude izocitrát.

Keď sa HNED vzdá vodíka, stratí CO2,
Alfa-ketoglutarát má z toho nesmiernu radosť.

Prichádza oxidácia - NAD ukradol vodík,
TDP, koenzým A odoberá CO2.

A energia sa sotva objavila v sukcinyle,
Ihneď sa zrodil ATP a zostal sukcinát.

Tak sa dostal k FAD - potrebuje vodík,
Fumarát sa napil vody a zmenil sa na malát.

Potom OVER prišiel k malátu, získal vodík,
ŠŤUKA sa znova objavila a potichu sa schovala.

Verš je dobrý. Samozrejme, stále si to musíte pamätať, potom otázka: „Ako si zapamätať Krebsov cyklus“ študentov nevzruší.

Ako si zapamätať Krebsov cyklus? Príbeh!

Okrem toho navrhujem nasledovné - premeniť každú z týchto fáz (kyselina) na obrázky a obrázky:

ŠŤUKA- kyselina oxaloctová
AC tech bojuje s ETI- acetyl-koenzým A
CITRÓN- citrónová kyselina
CIS zatočiť s KOH yami - cisaconit
Kreslené na plátne ( ISO) CITRÓN- kyselina izocitrónová
ALF uchováva GLU bočné TAP y - kyselina alfa-ketoglutarová
na SUK sedíte a pílite CINI j - sukcinyl-koenzým A
JANTAR- kyselina jantárová
v UGH razhke IDA la - kyselina fumarová
JABLKO- Jablčná kyselina

Alf aztécky
Amber Yeti

Teraz ich musíte spojiť do série navzájom. A potom sa Krebsov cyklus zapamätá nasledovne.

V blízkosti širokej rieky začala PIKE vyskakovať z vody a útočiť na Aztékov a ETI, ktorí medzi sebou bojovali zdola. Aztékovia a deti, ktorí ich osprchovali CITRÓNMI, si sadli na nádrž s koňmi a rýchlo sa začali z tohto miesta dostávať. Nevšimli si, ako narazili do brány, na ktorej bol vyobrazený (ISO) CITRÓN. Zvnútra im bránu otvoril ALF, v ruke držal pohár DEEP TARA. V tom čase po nich CYNIK sediaci na Sučke začal hádzať JANTAROVÉ kamene. Naši hrdinovia sa schovávali za čiapky s MARLEOM za obrovské JABLKÁ. Ukázalo sa však, že ŠŤUKY boli prefíkané a čakali na nich jablká.

Uf, konečne som dokončil písanie tohto príbehu. Fakt je, že prísť s takýmto príbehom v hlave je veľmi rýchle. Doslova 1-2 minúty. Ale uviesť to v texte a ešte k tomu, aby to ostatní pochopili, je úplne iné.

Zapamätanie si Krebsovho cyklu pomocou skratky

Celý ananás a kúsok suflé je dnes vlastne môj obedčo zodpovedá citrátu, cis-akonitátu, izocitrátu, (alfa-)ketoglutarátu, sukcinyl-CoA, sukcinátu, fumarátu, malátu, oxaloacetátu.

Dúfam, že teraz chápete, ako si môžete spomenúť na Krebsov cyklus.

Krebsov cyklus

Cyklus trikarboxylovej kyseliny (Krebsov cyklus, citrátový cyklus) je centrálnou súčasťou všeobecnej dráhy katabolizmu, cyklického biochemického aeróbneho procesu, pri ktorom dochádza k premene dvoj- a trojuhlíkových zlúčenín, ktoré vznikajú ako medziprodukty v živých organizmoch pri rozklade sacharidov, tukov a bielkovín, na CO 2 prebieha. V tomto prípade sa uvoľnený vodík posiela do tkanivového dýchacieho reťazca, kde sa ďalej oxiduje na vodu, pričom sa priamo podieľa na syntéze univerzálneho zdroja energie - ATP.

Krebsov cyklus je kľúčovým krokom v dýchaní všetkých buniek využívajúcich kyslík, križovatky mnohých metabolických dráh v tele. Okrem významnej energetickej úlohy sa cyklu pripisuje aj významná plastická funkcia, to znamená, že je významným zdrojom prekurzorových molekúl, z ktorých v priebehu ďalších biochemických premien vznikajú také dôležité zlúčeniny pre život bunky. ako sa syntetizujú aminokyseliny, sacharidy, mastné kyseliny atď.

Cyklus premeny kyseliny citrónovej v živých bunkách objavil a študoval nemecký biochemik Hans Krebs, za túto prácu mu bola (spolu s F. Lipmanom) udelená Nobelova cena (1953).

Etapy Krebsovho cyklu

	substráty	Produkty	Enzým	Typ reakcie	Komentujte
1	Oxalacetát + Acetyl-CoA+ H2O	Citrát + CoA-SH	citrát syntáza	Aldolová kondenzácia	obmedzujúce štádium premieňa C4 oxalacetát na C6
2	citrát	cis-aconiate + H2O	akonitáza	Dehydratácia	reverzibilná izomerizácia
3	cis-aconiate + H2O	izocitrát		hydratácia
4	izocitrát +	izocitrátdehydrogenáza	Oxidácia	Tvorí sa NADH (ekvivalent 2,5 ATP)
5	Oxalosukcinát		α-ketoglutarát + CO2	dekarboxylácia	reverzibilné štádium Vznikne C5
6	α-ketoglutarát + NAD++ CoA-SH	sukcinyl-CoA+ NADH+H++ CO2	alfaketoglutarátdehydrogenáza	Oxidačná dekarboxylácia	Vzniká NADH (ekvivalent 2,5 ATP), regenerácia C 4 cesta (vydaná CoA)
7	sukcinyl-CoA+ HDP + P i	sukcinát + CoA-SH+ GTP	sukcinyl koenzým A syntetáza	fosforylácia substrátu	alebo ADP ->ATP , Vznikne 1 ATP
8	sukcinát + ubichinón (Q)	fumarát + ubichinol (QH 2)	sukcinátdehydrogenáza	Oxidácia	FAD sa používa ako protetická skupina (FAD->FADH 2 v prvom štádiu reakcie) v enzýme, ekvivalent 1,5 ATP
9	fumarát + H2O	L- malátny	fumaráza	H 2 O pripojenie (hydratácia)
10	L-malát + NAD+	oxalacetát + NADH+H+	malátdehydrogenáza	oxidácia	Tvorí sa NADH (ekvivalent 2,5 ATP)

Všeobecná rovnica pre jednu otáčku Krebsovho cyklu je:

Acetyl-CoA → 2CO 2 + CoA + 8e −

Poznámky

Odkazy

Nadácia Wikimedia. 2010.

• Calvinov cyklus
• Humphreyho cyklus

Pozrite sa, čo je „Krebsov cyklus“ v iných slovníkoch:

KREBSOV CYKLUS- (cyklus kyseliny citrónovej a trikarboxylovej), systém biochemických reakcií, ktorými väčšina EUKARYOTNÝCH organizmov získava svoju hlavnú energiu v dôsledku oxidácie potravy. Vyskytuje sa v mitochondriálnych bunkách. Obsahuje niekoľko chemikálií. ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

Krebsov cyklus- Cyklus trikarboxylových kyselín, cyklus postupných reakcií v bunkách aeróbnych organizmov, ktorých výsledkom je syntéza molekúl ATP Biotechnologické témy EN Krebsov cyklus … Technická príručka prekladateľa

krebsov cyklus- - metabolická dráha vedúca k úplnému zničeniu acetyl CoA na konečné produkty - CO2 a H2O ... Stručný slovník biochemických pojmov

Krebsov cyklus- trikarboksirūgščių ciklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Baltymų, riebalų ir angliavandenių oksidacinio skaidymo organizme ciklas. atitikmenys: angl. cyklus kyseliny citrónovej; Krebsov cyklus; cyklus trikarboxylovej kyseliny Krebsov cyklus; citrónový cyklus...... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Krebsov cyklus- cyklus trikarboxylovej kyseliny (Krebs, kyselina citrónová) cyklus trikarboxylovej kyseliny cyklus, Krebsov cyklus. Najdôležitejšia cyklická sekvencia metabolických reakcií v aeróbnych organizmoch (eu a prokaryoty), v dôsledku ktorej sa postupne ... ... Molekulárna biológia a genetika. Slovník.

KREBSOV CYKLUS- to isté ako cyklus trikarboxylových kyselín ... Prírodná veda. encyklopedický slovník

Krebsov cyklus, cyklus kyseliny citrónovej- zložitý cyklus reakcií, kde enzýmy pôsobia ako katalyzátory; tieto reakcie prebiehajú v bunkách všetkých živočíchov a spočívajú v rozklade acetátu za prítomnosti kyslíka s uvoľňovaním energie vo forme ATP (pozdĺž reťazca prenosu elektrónov) a ... ... lekárske termíny

KREBSOV CYKLUS, CYKLUS KYSELINY CITROVEJ- (cyklus kyseliny citrónovej) zložitý cyklus reakcií, kde enzýmy pôsobia ako katalyzátory; tieto reakcie prebiehajú v bunkách všetkých živočíchov a spočívajú v rozklade acetátu za prítomnosti kyslíka s uvoľňovaním energie vo forme ATP (pozdĺž prenosového reťazca ... ... Výkladový slovník medicíny

KREBSOV CYKLUS (cyklus trikarboxylových kyselín- cyklus kyseliny citrónovej) je komplexný cyklický enzymatický proces, pri ktorom sa v tele oxiduje kyselina pyrohroznová za vzniku oxidu uhličitého, vody a energie vo forme ATP; zaujíma centrálnu pozíciu v celom systéme ... ... Slovník botanických pojmov

Cyklus trikarboxylovej kyseliny- Tsik ... Wikipedia

Cyklus trikarboxylových kyselín je známy aj ako Krebsov cyklus, keďže existenciu takéhoto cyklu navrhol Hans Krebs v roku 1937.
Za to mu o 16 rokov neskôr udelili Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu. Objav je teda veľmi významný. Aký je význam tohto cyklu a prečo je taký dôležitý?

Čokoľvek môže niekto povedať, stále musíte začať dosť ďaleko. Ak ste sa zaviazali čítať tento článok, tak aspoň z počutia viete, že hlavným zdrojom energie pre bunky je glukóza. V krvi je neustále prítomný v takmer nezmenenej koncentrácii - na to existujú špeciálne mechanizmy, ktoré ukladajú alebo uvoľňujú glukózu.

Vo vnútri každej bunky sú mitochondrie – samostatné organely („orgány“ bunky), ktoré spracovávajú glukózu, aby získali vnútrobunkový zdroj energie – ATP. ATP (kyselina adenozíntrifosforečná) je všestranná a veľmi vhodná na použitie ako zdroj energie: je priamo integrovaná do bielkovín a dodáva im energiu. Najjednoduchším príkladom je proteín myozín, vďaka ktorému sú svaly schopné kontrakcie.

Glukóza sa nedá premeniť na ATP, napriek tomu, že obsahuje veľké množstvo energie. Ako extrahovať túto energiu a nasmerovať ju správnym smerom bez toho, aby ste sa uchýlili k barbarským (podľa bunkových štandardov) spôsobom, akým je spaľovanie? Je potrebné použiť riešenia, pretože enzýmy (proteínové katalyzátory) umožňujú, aby niektoré reakcie prebiehali oveľa rýchlejšie a efektívnejšie.

Prvým krokom je premena molekuly glukózy na dve molekuly pyruvátu (kyselina pyrohroznová) alebo laktátu (kyselina mliečna). V tomto prípade sa uvoľní malá časť (asi 5 %) energie uloženej v molekule glukózy. Laktát vzniká anaeróbnou oxidáciou – teda pri nedostatku kyslíka. Existuje tiež spôsob, ako premeniť glukózu v anaeróbnych podmienkach na dve molekuly etanolu a oxidu uhličitého. Toto sa nazýva fermentácia a túto metódu nebudeme zvažovať.


...Tak ako sa nebudeme podrobne zaoberať mechanizmom samotnej glykolýzy, teda rozkladu glukózy na pyruvát. Pretože, aby som citoval Leingera, "Konverzia glukózy na pyruvát je katalyzovaná desiatimi enzýmami pôsobiacimi postupne." Tí, ktorí si želajú, si môžu otvoriť učebnicu biochémie a podrobne sa zoznámiť so všetkými fázami procesu - bola veľmi dobre študovaná.

Zdalo by sa, že cesta od pyruvátu k oxidu uhličitému by mala byť celkom jednoduchá. Ukázalo sa však, že sa uskutočňuje deväťstupňovým procesom, ktorý sa nazýva cyklus trikarboxylových kyselín. Tento zjavný rozpor s princípom hospodárnosti (nemohlo by to byť jednoduchšie?) je čiastočne spôsobené tým, že cyklus spája niekoľko metabolických dráh: látky vznikajúce v cykle sú prekurzormi iných molekúl, ktoré už nesúvisia s dýchaním ( napríklad aminokyseliny) a akékoľvek iné zlúčeniny, ktoré sa majú zlikvidovať, skončia v cykle a sú buď „spálené“ na energiu, alebo sa recyklujú do tých, ktorých je nedostatok.

Prvým krokom, ktorý sa tradične považuje vo vzťahu ku Krebsovmu cyklu, je oxidačná dekarboxylácia pyruvátu na acetylový zvyšok (Acetyl-CoA). CoA, ak niekto nevie, je koenzým A, ktorý má vo svojom zložení tiolovú skupinu, na ktorej môže niesť acetylový zvyšok.


Rozklad tukov vedie aj k acetylom, ktoré tiež vstupujú do Krebsovho cyklu. (Sú syntetizované podobne – z Acetyl-CoA, čo vysvetľuje fakt, že v tukoch sú takmer vždy prítomné len kyseliny s párnym počtom atómov uhlíka).

Acetyl-CoA kondenzuje s oxalacetátom za vzniku citrátu. Tým sa uvoľní koenzým A a molekula vody. Táto fáza je nezvratná.

Citrát sa dehydrogenuje na cis-akonitát, druhú trikarboxylovú kyselinu v cykle.

Cis-akonitát pripája späť molekulu vody a mení sa už na kyselinu izocitrónovú. Táto a predchádzajúce fázy sú reverzibilné. (Enzýmy katalyzujú dopredné aj spätné reakcie - viete, však?)

Kyselina izocitrónová sa dekarboxyluje (nevratne) a súčasne oxiduje za vzniku kyseliny ketoglutarovej. Súčasne sa NAD +, zotavuje, mení na NADH.

Ďalším krokom je oxidačná dekarboxylácia. V tomto prípade však nevzniká sukcinát, ale sukcinyl-CoA, ktorý sa v ďalšom štádiu hydrolyzuje a nasmeruje uvoľnenú energiu na syntézu ATP.

Vznikne tak ďalšia molekula NADH a molekula FADH2 (koenzým iný ako NAD, ktorý sa však dá aj oxidovať a redukovať, čím sa ukladá a uvoľňuje energia).

Ukazuje sa, že oxalacetát funguje ako katalyzátor - nehromadí sa a v procese sa nespotrebuje. Je to tak - koncentrácia oxaloacetátu v mitochondriách je udržiavaná dosť nízka. Ako sa však vyhnúť hromadeniu ďalších produktov, ako zladiť všetkých osem fáz cyklu?

Na to, ako sa ukázalo, existujú špeciálne mechanizmy - druh negatívnej spätnej väzby. Akonáhle koncentrácia určitého produktu stúpne nad normu, blokuje to prácu enzýmu zodpovedného za jeho syntézu. A pre reverzibilné reakcie je to ešte jednoduchšie: keď sa prekročí koncentrácia produktu, reakcia jednoducho začne ísť opačným smerom.

A pár drobných poznámok

Ahoj! Blíži sa leto, čo znamená, že biochémiu budú absolvovať všetci druháci lekárskych univerzít. Náročná téma, naozaj. Aby som trochu pomohol tým, ktorí opakujú látku na skúšky, rozhodol som sa urobiť článok, v ktorom vám porozprávam o „zlatom prsteni“ biochémie – Krebsovom cykle. Nazýva sa tiež cyklus trikarboxylových kyselín a cyklus kyseliny citrónovej, čo sú všetky synonymá.

Samotné reakcie napíšem. Teraz budem hovoriť o tom, prečo je Krebsov cyklus potrebný, kam ide a aké sú jeho vlastnosti. Dúfam, že to bude prehľadné a dostupné.

Po prvé, poďme pochopiť, čo je metabolizmus. Toto je základ, bez ktorého nie je možné pochopiť Krebsov cyklus.

Metabolizmus

Jednou z najdôležitejších vlastností živých vecí (pamätajte) je metabolizmus s prostredím. V skutočnosti len živá bytosť môže niečo absorbovať z prostredia a potom do neho niečo uvoľniť.

V biochémii sa metabolizmus nazýva „metabolizmus“. Metabolizmus, výmena energie s prostredím je metabolizmus.

Keď sme, povedzme, jedli kurací sendvič, dostali sme bielkoviny (kura) a sacharidy (chlieb). Pri trávení sa bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny a sacharidy na monosacharidy. To, čo som teraz opísal, sa nazýva katabolizmus, teda rozklad zložitých látok na jednoduchšie. Prvá časť metabolizmu je katabolizmus.

Ešte jeden príklad. Tkanivá v našom tele sa neustále obnovujú. Keď stará látka odumrie, jej úlomky sa roztrhnú a nahradia sa novou látkou. Nové tkanivo sa vytvára v procese syntézy bielkovín z aminokyselín. Syntéza bielkovín prebieha v ribozómoch. Tvorba novej bielkoviny (komplexná látka) z aminokyselín (jednoduchá látka) je anabolizmus.

Takže anabolizmus je opakom katabolizmu. Katabolizmus je deštrukcia látok, anabolizmus je tvorba látok. Mimochodom, aby ste si ich neplietli, pamätajte na asociáciu: „Anaboliká. Krv a pot“. Toto je hollywoodsky film (podľa mňa dosť nudný) o športovcoch užívajúcich anaboliká na rast svalov. Anaboliká - rast, syntéza. Katabolizmus je opačný proces.

Priesečník rozpadu a syntézy.

Krebsov cyklus ako štádium katabolizmu.

Ako súvisí metabolizmus a Krebsov cyklus? Faktom je, že práve Krebsov cyklus je jedným z najdôležitejších bodov, v ktorom sa zbiehajú cesty anabolizmu a katabolizmu. V tom spočíva jeho význam.

Poďme si to rozobrať do diagramov. Katabolizmus si možno zhruba predstaviť ako rozklad bielkovín, tukov a sacharidov v našom tráviacom systéme. Takže sme jedli jedlo z bielkovín, tukov a sacharidov, čo ďalej?

• Tuky - do glycerínu a mastných kyselín (môžu existovať aj iné zložky, rozhodol som sa uviesť najjednoduchší príklad);
• Proteíny – na aminokyseliny;
• Polysacharidové molekuly sacharidov sú rozdelené na jednotlivé monosacharidy.

Ďalej v cytoplazme bunky dochádza k premene týchto jednoduchých látok na kyselina pyrohroznová(ona je pyruvát). Z cytoplazmy sa kyselina pyrohroznová dostáva do mitochondrií, kde sa mení na acetyl koenzým A. Prosím, zapamätajte si tieto dve látky, pyruvát a acetyl CoA, sú veľmi dôležité.

Teraz sa pozrime, ako prebieha scéna, ktorú sme práve namaľovali:

Dôležitý detail: aminokyseliny sa môžu okamžite zmeniť na acetyl CoA, čím sa obíde štádium kyseliny pyrohroznovej. Mastné kyseliny sa okamžite premieňajú na acetyl CoA. Zoberme si to do úvahy a upravme našu schému, aby bola správna:

Transformácia jednoduchých látok na pyruvát prebieha v cytoplazme buniek. Potom pyruvát vstupuje do mitochondrií, kde sa úspešne premieňa na acetyl CoA.

Prečo sa pyruvát premieňa na acetyl CoA? Práve preto, aby sme spustili náš Krebsov cyklus. V schéme teda môžeme urobiť ešte jeden nápis a dostaneme správnu postupnosť:

V dôsledku reakcií Krebsovho cyklu sa vytvárajú látky dôležité pre život, z ktorých hlavné sú:

• NADH(NicotinAmideAdenineDiNucleotid + vodíkový katión) a FADH 2(Flavin Adenine DiNucleotid + molekula vodíka). Jednotlivé časti výrazov som špeciálne zvýraznil veľkými písmenami, aby sa to ľahšie čítalo, zvyčajne sa píšu jedným slovom. NADH a FADH 2 sa uvoľňujú počas Krebsovho cyklu, aby sa potom podieľali na prenose elektrónov do dýchacieho reťazca bunky. Inými slovami, tieto dve látky hrajú kľúčovú úlohu pri bunkovom dýchaní.
• ATP t.j. adenozíntrifosfát. Táto látka má dve väzby, ktorých rozbitie dáva veľké množstvo energie. Touto energiou je zásobovaných mnoho životne dôležitých reakcií;

Uvoľňuje sa aj voda a oxid uhličitý. Premietnime to do nášho diagramu:

Mimochodom, celý Krebsov cyklus prebieha v mitochondriách. Tu prebieha prípravná fáza, teda premena pyruvátu na acetyl CoA. Nie nadarmo sa mimochodom mitochondrie nazývajú „energetická stanica bunky“.

Krebsov cyklus ako začiatok syntézy

Krebsov cyklus je úžasný v tom, že nám poskytuje nielen cenný ATP (energiu) a koenzýmy pre bunkové dýchanie. Ak sa pozriete na predchádzajúci diagram, pochopíte, že Krebsov cyklus je pokračovaním procesov katabolizmu. Ale zároveň je to aj prvý krok anabolizmu. Ako je to možné? Ako môže rovnaký cyklus zničiť aj vytvoriť?

Ukazuje sa, že jednotlivé produkty reakcií Krebsovho cyklu môžu byť čiastočne odoslané na syntézu nových komplexných látok v závislosti od potrieb tela. Napríklad glukoneogenéza je syntéza glukózy z jednoduchých látok, ktoré nie sú sacharidmi.

• Reakcie Krebsovho cyklu sú kaskádovité. Vyskytujú sa jeden po druhom a každá predchádzajúca reakcia spúšťa nasledujúcu;
• Reakčné produkty Krebsovho cyklu sa sčasti využívajú na spustenie ďalšej reakcie a sčasti na syntézu nových komplexných látok.

Skúsme to premietnuť do diagramu tak, aby bol Krebsov cyklus presne označený ako priesečník rozpadu a syntézy.

Modrými šípkami som označil cesty anabolizmu, teda tvorby nových látok. Ako vidíte, Krebsov cyklus je skutočne priesečníkom mnohých procesov deštrukcie a stvorenia.

Najdôležitejšie

• Krebsov cyklus je križovatkou metabolických dráh. Ukončujú katabolizmus (rozpad), začínajú anabolizmus (syntézu);
• Reakčné produkty Krebsovho cyklu sa čiastočne používajú na spustenie ďalšej reakcie cyklu a čiastočne sa posielajú na vytvorenie nových komplexných látok;
• Krebsov cyklus tvorí koenzýmy NADH a FADH 2, ktoré nesú elektróny pre bunkové dýchanie, ako aj energiu vo forme ATP;
• Krebsov cyklus prebieha v mitochondriách buniek.

Cyklus kyseliny citrónovej (Krebsov cyklus)

Bioorganické látky, ako je glukóza, majú veľkú zásobu energie. Keď je glukóza oxidovaná kyslíkom

Gibbsova energia sa uvoľňuje AG= -2880 kJ/mol. Táto energia môže byť uložená v bunke vo forme chemickej energie fosfátových väzieb ATP adenozyltrifosfátu. Výsledné molekuly ATP difundujú do rôznych častí bunky, kde sa využíva energia. ATP je nosič energie. Bunka využíva túto energiu na prácu. Pri glykolýze sa však minie len malá časť energie uloženej v glukóze (niekoľko percent). Jeho hlavná časť sa prenáša v Krebsovom cykle (obr. 9.4), spojenom s bunkovým dýchaním.

Ryža. 9.4.

ja- oxalacetát, 1a acetyl*CoL, 2 - kyselina citrónová (citrát). 3 - ieocitrát. 4 - oxalosukcinát. 5 - ketoglukarát. 6 - kyselina jantárová (sukcinát). 7 - fumarát. 8 - kyselina jablčná (jablčná)

Krebsov cyklus alebo cyklus kyseliny citrónovej alebo cyklus 3-karboxylovej kyseliny je séria sekvenčných reakcií, ktoré prebiehajú v mitochondriách. Počas týchto reakcií prebieha katabolizmus acetylových skupín CH3CO-, prenesených z pyruvátu, konečného produktu glykolýzy. Pyruvát vstupuje do reakcií Krebsovho cyklu, predtým sa mení na acetyl-CoA.

Krebsov cyklus, podobne ako glykolýza, je metabolická dráha pozostávajúca z po sebe nasledujúcich štádií – reakcií. Na rozdiel od glykolýzy je táto dráha uzavretá, cyklická.

1. Acetyl-CoA - produkt katabolizmu sacharidov, bielkovín a lipidov - vstupuje do cyklu, reaguje (kondenzuje) so soľou kyseliny oxaloctovej (kyselina oxaloctová). V tomto prípade sa vytvorí soľ kyseliny citrónovej (citrát):

2. Citrát sa izomerizuje na izocitrát. Reakcia je katalyzovaná enzýmom akonitáza a prebieha tvorbou akonitátu s jeho následnou premenou na izocitrát:

3. Izocitrát sa oxiduje na a-ketoglutarát. Reakciu katalyzuje enzým izocitrátdehydrogenáza:

4. a-ketoglutarát podlieha oxidatívnej dekarboxylácii za vzniku sukcinyl-CoA. Katalyzované a-ketoglutarátdehydrogenázou:

5. Sukcinyl-CoA sa premení na sukcinát. Reakciu katalyzuje enzým sukcinát-CoA ligáza:

6. Sukcinát sa premení na fumarát. Reakciu katalyzuje enzým dehydrogenáza:

7. Fumarát sa hydratuje na dvojitej väzbe za vzniku malátu (soľ kyseliny jablčnej). Katalyzované fumaráthydratázou:

8. Manát sa oxiduje na oxapoacetát. Katalyzované mapat dehydrogenázou:

Ryža. 9.5.

V ôsmej fáze sa cyklus uzatvára a začína sa jeho nová pasáž.

Všetky štádiá cyklu kyseliny citrónovej prebiehajú vo vnútornom prostredí mitochondrií – matrix (obr. 9.5). Tu sú všetky enzýmy tejto metabolickej dráhy.

Mitochondrie (z gréckeho "mitos" - vlákno a "chondrion" - zrno) má predĺžený tvar; dĺžka 1,5-2 mikróny, priemer 0,5-1 mikróny. Organely živočíšnych buniek sa nachádzajú v tekutom médiu bunky – cytoplazme (pozri obr. 6.2).

Vnútorný priestor mitochondrií je obklopený dvoma súvislými membránami. V tomto prípade je vonkajšia membrána hladká a vnútorná tvorí početné záhyby alebo cristae. Intramitochondriálny priestor je ohraničený vnútornou membránou, vyplnenou tekutým médiom – matricou, ktorá pozostáva približne z 50 % z bielkovín a má veľmi jemnú štruktúru. Predĺžený tvar mitochondrií nie je univerzálny. V niektorých tkanivách, ako napríklad v priečne pruhovanom kostrovom svale, majú mitochondrie niekedy tie najbizarnejšie tvary.

Mitochondrie obsahujú veľké množstvo enzýmov.

Bunka môže obsahovať niekoľko stoviek až niekoľko desiatok tisíc mitochondrií. Pre rovnaký typ buniek je počet mitochondrií viac-menej konštantný. Malo by sa však pamätať na to, že počet mitochondrií sa môže meniť v závislosti od štádia vývoja bunky a jej funkčnej aktivity a vo všeobecnosti od intenzity stresu na telo.

Mitochondrie sú energetické stanice, ktoré produkujú energiu pre život tela. Obzvlášť veľa mitochondrií je vo svalových bunkách, kde sú potrebné vysoké náklady na energiu.

Vysokoenergetické látky NADH a FADFb vznikajúce v Krebsovom cykle (pozri obr. 9.4) odovzdávajú svoju energiu reakciou resyntézy ATP z ADP:

Výsledkom je, že pre každú molekulu NADH sa vytvoria 3 molekuly ATP. Táto reakcia je redoxná, t.j. je sprevádzaná prenosom elektrónov z redukčného činidla NADH na oxidačné činidlá (pozri časť 4.3). O2 pôsobí ako oxidačné činidlo. Táto reakcia sa nazýva Oxidačná fosforylácia ADP v Ázii a Tichomorí.

Oxidačná fosforylácia sa vyskytuje vo vnútornej mitochondriálnej membráne. Energia sa ukladá v troch úsekoch dýchacieho reťazca ako výsledok syntézy ATP z ADP a P,.

Reakcia prebieha v niekoľkých fázach na vnútorných membránach mitochondrií (pozri obr. 9.5), v systéme enzýmov tzv. dýchacieho reťazca. Molekuly ADP sem prichádzajú z bunkovej plazmy. Zodpovedajúci redoxný proces sa nazýva bunkové dýchanie. Tu sa spotrebúva kyslík, ktorý dýchame.

Molekuly ATP vytvorené v matrici opúšťajú mitochondrie do bunkovej plazmy, kde sa zúčastňujú rôznych biochemických reakcií náročných na energiu.

Energia uvoľnená pri prenose elektrónov z redukčných činidiel sa teda využíva na oxidačnú fosforyláciu ADP na ATP.

Predpokladá sa, že energia uvoľnená inspiračným reťazcom sa vynakladá priamo na prechod vnútornej membrány do nového, energeticky bohatého konformačného stavu, ktorý sa naopak stáva hnacou silou oxidačnej fosforylácie, čo vedie k tvorbe ATP. . V súčasnosti má najzávažnejšie opodstatnenie hypotéza chemoosmotická konjugácia Mitchell.

Biosyntéza ATP v živočíšnom organizme sa teda uskutočňuje z ADP a anorganického fosfátu P, keď sa tento aktivuje v dôsledku energie oxidácie organických zlúčenín počas metabolických procesov.

Oxidácia organických zlúčenín v živých systémoch nie je vždy spojená s fosforyláciou a fosforylácia nemusí byť oxidačná.

Je známych niekoľko stoviek oxidačných reakcií. Najmenej tucet z nich je spojených so súčasnou aktiváciou anorganického fosfátu. Takéto reakcie sa nazývajú reakcie fosforylácia substrátu. Tu sú reakcie štiepenia substrátu sprevádzané prenosom energie priamo na anorganický fosfát. V dôsledku toho sa vytvorí ďalší fosforylovaný substrát s makroergickou väzbou. V tomto prípade sa dýchací reťazec enzýmov nezúčastňuje procesu a energia uvoľnená pri prenose elektrónov na kyslík sa nepremieňa na energiu fosfátovej väzby ATP.

Príkladom fosforylácie substrátu je premena suknikyl-CoA na kyselinu jantárovú s tvorbou GTP z GDP a fosfátu P v cykle kyseliny citrónovej.

V rastlinách je zdrojom energie na aktiváciu anorganického fosfátu a zabezpečenie syntézy ATP energia slnečného žiarenia zachytená fotosyntetickým aparátom bunky. Táto fosforylácia sa nazýva fotosyntetické.

Aby sa uspokojili energetické potreby ľudského tela, molekuly ATP sa počas dňa tisíckrát a tisíckrát rozdelia na molekuly ADP a P, po ktorých nasleduje resyntéza ATP. Okrem toho by sa rýchlosť resyntézy ATP mala meniť v širokom rozmedzí – od minima počas spánku po maximum v obdobiach intenzívnej svalovej práce.

Z vyššie uvedeného môžeme vyvodiť záver, že oxidačná fosforylácia nie je len nepretržitý životne dôležitý proces. Musí byť regulovaný v širokých medziach, čo sa dosahuje tréningom.

Celková rovnica pre reakcie glykolýzy a cyklu kyseliny citrónovej je napísaná takto:

Štandardná Gibbsova energia oxidácie 1 mólu glukózy C6H^Ob je D G*= -2880 kJ (pozri časť 5.1). Štandardná Gibbsova energia hydrolýzy 38 mólov ATP (uložená energia) je D G°"\u003d -38 * 30 \u003d -1180 kJ, t.j. iba 40% energie glukózy sa uloží (účinnosť dýchania). Zvyšok energie sa uvoľňuje z tela ako teplo. Q. To vysvetľuje zahriatie a zvýšenie telesnej teploty pri intenzívnej práci (pozri obr. 5.2).

Glukóza pôsobí v našom tele ako bunkové palivo. Získava sa hlavne buď v procese trávenia zo sacharidov, alebo syntézou z rezervných tukov.