Tricarboxylic acid cycle (Krebs cycle)

Ikot ng tricarboxylic acid ay unang natuklasan ng English biochemist na si G. Krebs. Siya ang unang nag-postulate ng kahalagahan ng cycle na ito para sa kumpletong pagkasunog ng pyruvate, ang pangunahing pinagmumulan nito ay ang glycolytic conversion. carbohydrates. Mamaya ito ay ipinapakita na ang cycle ng tricarboxylic mga acid ay ang sentro kung saan halos lahat ng metabolic pathway ay nagtatagpo. kaya, Ikot ng Krebs- karaniwang landas ng pagtatapos oksihenasyon acetyl mga grupo (sa anyo ng acetyl-CoA), kung saan ito ay na-convert sa proseso catabolismo karamihan sa mga organic mga molekula, gumaganap ng papel na "cellular panggatong»: carbohydrates, mga fatty acid at mga amino acid.

Nabuo bilang isang resulta ng oxidative decarboxylation pyruvate sa mitochondria pumapasok ang acetyl-CoA Ikot ng Krebs. Ang cycle na ito ay nagaganap sa matrix mitochondria at binubuo ng walo sunud-sunod na reaksyon(Larawan 10.9). Ang cycle ay nagsisimula sa pagdaragdag ng acetyl-CoA sa oxaloacetate at ang pagbuo sitriko acid (sitrato). Pagkatapos lemon acid(six-carbon compound) sa pamamagitan ng isang serye dehydrogenation(tinatanggal hydrogen) at dalawa decarboxylations(cleavage ng CO 2) nawawala ang dalawang carbon atom at muli sa Ikot ng Krebs nagiging oxaloacetate (four-carbon compound), i.e. bilang isang resulta ng isang buong pagliko ng ikot ng isa molekula nasusunog ang acetyl-CoA sa CO 2 at H 2 O, at molekula Ang oxaloacetate ay muling nabuo. Isaalang-alang ang lahat ng walo sunud-sunod na reaksyon(mga yugto) Ikot ng Krebs.

kanin. 10.9.Ikot ng tricarboxylic acid (Ikot ng Krebs).

Una reaksyon catalyzed enzyme cit-rat-synthase, habang acetyl ang pangkat ng acetyl-CoA ay namumuo sa oxaloacetate, na nagreresulta sa pagbuo ng lemon acid:

Tila, sa ito mga reaksyon na nauugnay sa enzyme citril-CoA. Pagkatapos ang huli ay kusang at hindi maibabalik na hydrolyzes upang mabuo sitrato at HS-KoA.

Bilang resulta ng pangalawa mga reaksyon nabuo lemon acid sumasailalim sa dehydration sa pagbuo ng cis-aconitic mga acid, na, sa pamamagitan ng pagdaragdag molekula tubig, pumapasok sa isocitric acid(isocitrate). Pina-catalyze ang mga nababaligtad na ito mga reaksyon hydration-dehydration enzyme aconitate hydratase (aconitase). Bilang resulta, mayroong magkaparehong paggalaw ng H at OH sa molekula sitrato:

Pangatlo reaksyon parang nililimitahan ang bilis Ikot ng Krebs. isocitric acid dehydrogenated sa pagkakaroon ng NAD-dependent iso-citrate dehydrogenase.

Sa panahon ng isocitrate dehydrogenase mga reaksyon isocitric acid sabay-sabay na decarboxylated. Ang NAD-dependent na isocitrate dehydrogenase ay allosteric enzyme, na bilang isang tiyak activator kailangan ADP. Bukod sa, enzyme upang ipahayag ang iyong aktibidad kailangang mga ion Mg 2+ o Mn 2+ .

Sa panahon ng ikaapat mga reaksyon oxidative decarboxylation ng α-ketoglutaric mga acid sa pagbuo ng isang high-energy compound na succinyl-CoA. Ang mekanismo nito mga reaksyon katulad niyan mga reaksyon oxidative decarboxylation pyruvate sa acetyl-CoA, ang α-ketoglutarate dehydrogenase complex ay kahawig ng pyruvate dehydrogenase complex sa istraktura nito. Sa isa at sa isa pang kaso, mga reaksyon bahagi 5 mga coenzymes: TPP, amide lipoic acid, HS-KoA, FAD at NAD+.

Panglima reaksyon catalyzed enzyme succinyl-CoA-synthetase. Sa panahon nito mga reaksyon succinyl-CoA na may partisipasyon ng GTP at di-organikong pospeyt nagiging succinic acid (succinate). Kasabay nito, ang pagbuo ng isang high-energy phosphate bond ng GTP ay nangyayari dahil sa high-energy thioether bond ng succinyl-CoA:

Bilang resulta, ang pang-anim mga reaksyon succinate dehydrated sa fumaric acid. Oksihenasyon succinate catalyzed succinate dehydrogenase, sa molekula na mula noon protina matatag (covalently) nakatali coenzyme FAD. Sa turn nito succinate dehydrogenase malakas na nauugnay sa panloob na mitochondrial lamad:

ikapito reaksyon isinasagawa sa ilalim ng impluwensya enzyme fumarate hydratase ( fumarases). Sabay nabuo fumaric acid hydrated, produkto mga reaksyon ay isang Apple acid(malate). Dapat pansinin na mayroon ang fumarate hydratase stereospecificity(tingnan ang kabanata 4) – habang mga reaksyon Ang L-apple ay nabuo acid:

Sa wakas, sa panahon ng ikawalo mga reaksyon siklo ng tricarboxylic acid sa ilalim ng impluwensya ng mitochondrial NAD-dependent malate dehydrogenase nangyayari oksihenasyon L-malate hanggang oxaloacetate:

Tulad ng makikita, sa isang pagliko ng cycle, na binubuo ng walong enzymatic mga reaksyon, kumpleto oksihenasyon("pagkasunog") ng isa mga molekula acetyl-CoA. Para sa tuluy-tuloy na operasyon ng cycle, kinakailangan ang patuloy na supply ng acetyl-CoA sa system, at mga coenzymes(NAD + at FAD), na dumaan sa pinababang estado, ay dapat na ma-oxidize nang paulit-ulit. Ito ay oksihenasyon isinasagawa sa sistema ng carrier mga electron sa kadena ng paghinga(sa kadena ng paghinga mga enzyme) naka-localize sa lamad mitochondria. Ang resultang FADH 2 ay malakas na nauugnay sa SDH, kaya nagpapadala ito mga atomo hydrogen sa pamamagitan ng KoQ. inilabas bilang isang resulta oksihenasyon Ang enerhiya ng acetyl-CoA ay higit na puro sa macroergic phosphate bonds ATP. Mula 4 singaw mga atomo hydrogen 3 mag-asawa ilipat ang NADH sa sistema ng transportasyon mga electron; habang binibilang ang bawat isa mag-asawa sa sistema ng biyolohikal oksihenasyon nabuo 3 mga molekula ATP(sa panahon ng conjugated ), at sa kabuuan, samakatuwid, 9 mga molekula ATP(tingnan ang kabanata 9). Isa pares mga atomo mula sa succinate dehydrogenase-FADH 2 ay pumapasok sa sistema ng transportasyon mga electron sa pamamagitan ng KoQ, na nagreresulta sa 2 lamang mga molekula ATP. Sa panahon ng Ikot ng Krebs ang isa ay synthesize din molekula GTP (substrate phosphorylation), na katumbas ng isa molekula ATP. Kaya, sa oksihenasyon isa mga molekula acetyl-CoA sa Ikot ng Krebs at sistema oxidative phosphorylation maaaring bumuo ng 12 mga molekula ATP.

Kung kalkulahin natin ang kabuuang epekto ng enerhiya ng glycolytic cleavage glucose at kasunod oksihenasyon dalawang umuusbong mga molekula pyruvate sa CO 2 at H 2 O, pagkatapos ito ay magiging mas malaki.

Gaya ng nabanggit, isa molekula NADH (3 mga molekula ATP) ay nabuo sa panahon ng oxidative decarboxylation pyruvate sa acetyl-CoA. Kapag nahati ang isa mga molekula glucose nabuo 2 mga molekula pyruvate, at oksihenasyon hanggang 2 mga molekula acetyl-CoA at kasunod na 2 pagliko siklo ng tricarboxylic acid na-synthesize 30 mga molekula ATP(kaya, oksihenasyon mga molekula pyruvate sa CO 2 at ang H 2 O ay nagbibigay ng 15 mga molekula ATP). Sa numerong ito ay dapat idagdag ang 2 mga molekula ATP nabuo sa panahon ng aerobic glycolysis, at 6 mga molekula ATP, na synthesize ng oksihenasyon 2 mga molekula extramitochondrial NADH, na nabuo sa panahon ng oksihenasyon 2 mga molekula glyceraldehyde-3-phosphate sa dehydrogenase mga reaksyon glycolysis. Samakatuwid, kapag nahati sa mga tissue isa mga molekula glucose ayon sa equation C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, 38 ay synthesize mga molekula ATP. Walang alinlangan, sa mga tuntunin ng enerhiya, ang kumpletong paghahati glucose ay isang mas mahusay na proseso kaysa sa anaerobic glycolysis.

Dapat pansinin na ang 2 mga molekula NADH sa hinaharap kasama ang oksihenasyon maaaring magbigay ng hindi 6 mga molekula ATP, ngunit 4 lamang. Ang katotohanan ay sila mismo mga molekula Ang extramitochondrial NADH ay hindi makakapasok lamad sa loob mitochondria. Gayunpaman, nagbibigay sila mga electron maaaring isama sa mitochondrial chain ng biological oksihenasyon gamit ang tinatawag na glycerol phosphate shuttle mechanism (Larawan 10.10). Ang Cytoplasmic NADH ay unang tumutugon sa cytoplasmic dihydroxyacetone phosphate upang bumuo ng glycerol-3-phosphate. Reaksyon catalysis

kanin. 10.10. Glycerol phosphate shuttle mechanism. Paliwanag sa teksto.

ay kinokontrol ng NAD-dependent cytoplasmic glycerol-3-phosphate dehydrogenase:

Dihydroxyacetone phosphate + NADH + H +<=>Glycerol-3-phosphate + NAD +.

Ang nagreresultang glycerol-3-phosphate ay madaling tumagos sa mitochondrial lamad. Sa loob mitochondria isa pang (mitochondrial) glycerol-3-phosphate dehydrogenase (flavin enzyme) muling nag-oxidize ng glycerol-3-phosphate sa dihydroxyacetone phosphate:

Glycerol-3-phosphate + FAD<=>Dihydroxyacetone phosphate + FADH 2.

naibalik flavoprotein(enzyme-FADH 2) ay nagpapakilala sa antas ng KoQ na nakuha niya mga electron sa kadena ng biyolohikal oksihenasyon at nauugnay dito oxidative phosphorylation, at ang dihydroxyacetone phosphate ay lumalabas sa mitochondria sa cytoplasm at maaaring makipag-ugnayan muli sa cytoplasmic NADH + H + . kaya, pares mga electron(mula sa isa mga molekula cytoplasmic NADH + H +), ipinakilala sa kadena ng paghinga gamit ang glycerol phosphate shuttle mechanism, hindi nagbibigay ng 3, kundi 2 ATP.

kanin. 10.11. Malate-aspartate shuttle system para sa paglipat ng pagbabawas ng mga katumbas mula sa cytosolic NADH sa mitochondrial matrix. Paliwanag sa teksto.

Kasunod nito, ipinakita na ang mekanismo ng shuttle na ito ay ginagamit lamang sa mga kalamnan ng kalansay at utak upang ilipat ang mga pinababang katumbas mula sa cytosolic NADH + H + sa mitochondria.

AT mga selula atay, bato at puso, isang mas kumplikadong malate-as-partate shuttle system ang nagpapatakbo. Ang pagpapatakbo ng naturang mekanismo ng shuttle ay nagiging posible dahil sa presensya malate dehydrogenase at aspartate aminotransferases pareho sa cytosol at sa mitochondria.

Ito ay natagpuan na mula sa cytosolic NADH + H + nabawasan katumbas, una sa paglahok enzyme malate dehydrogenase(Larawan 10.11) ay inilipat sa cytosolic oxaloacetate. Bilang isang resulta, ang malate ay nabuo, na, sa tulong ng isang sistema na nagdadala mga dicarboxylic acid, dumadaan sa loob lamad mitochondria sa matrix. Dito, ang malate ay na-oxidize sa oxaloacetate, at ang matrix NAD + ay nabawasan sa NADH + H + , na maaari na ngayong ilipat ang mga electron sa kadena ng paghinga mga enzyme, naka-localize sa panloob lamad mitochondria. Sa turn, ang nagresultang oxaloacetate sa pagkakaroon ng glutamate at enzyme Pumasok ang ASAT reaksyon transaminasyon. Ang nagreresultang aspartate at α-ketoglutarate, sa tulong ng mga espesyal na sistema ng transportasyon, ay maaaring dumaan lamad mitochondria.

Ang transportasyon sa cytosol ay muling bumubuo ng oxaloacetate, na nagpapalitaw sa susunod na cycle. Sa pangkalahatan, ang proseso ay may kasamang madaling mababalik mga reaksyon, ay nangyayari nang walang pagkonsumo ng enerhiya, ang "lakas sa pagmamaneho" nito ay pare-pareho pagbawi NAD + sa cytosol sa pamamagitan ng glyceraldehyde-3-phosphate, na nabuo sa panahon catabolismo glucose.

Kaya, kung ang mekanismo ng malate-aspartate ay gumagana, pagkatapos ay bilang isang resulta ng kumpleto oksihenasyon isa mga molekula glucose maaaring hindi 36, ngunit 38 mga molekula ATP(Talahanayan 10.1).

Sa mesa. 10.1 ay ibinigay mga reaksyon, kung saan ang pagbuo ng mga high-energy phosphate bond ay nangyayari sa panahon catabolismo glucose, na nagpapahiwatig ng kahusayan ng proseso sa ilalim ng aerobic at anaerobic na mga kondisyon

Ministri ng Edukasyon ng Russian Federation

Samara State Technical University

Kagawaran ng Organic Chemistry

Abstract sa paksa:

"ANG CYCLE NG TRICABOXIC ACID (KREBS CYCLE)"

Nakumpleto ng mag-aaral: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Sinuri.

Ang mga proseso ng anaerobic fermentation ay nagsilbing pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa lahat ng nabubuhay na bagay noong mga araw na walang oxygen sa kapaligiran ng Earth. Ang hitsura nito ay nagbukas sa panimula ng mga bagong posibilidad para sa pagkuha ng enerhiya. Ang oxygen ay isang mahusay na ahente ng oxidizing, at kapag ang mga organikong sangkap ay na-oxidized, sampung beses na mas maraming enerhiya ang inilabas kaysa sa panahon ng pagbuburo. Kaya, sa panahon ng oksihenasyon ng glucose C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6H 2 O + 6CO 2, 686 kcal bawat mol ay inilabas, habang sa reaksyon ng lactic acid fermentation ay 47 kcal lamang bawat mol.

Natural, ang mga cell ay nagsimulang gamitin ang mga pagkakataon na nagbukas. Ang synthesis ng ATP sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic ay mas mahusay kaysa sa anaerobic synthesis: kung ang 2 molekula ng ATP ay nabuo sa panahon ng paggamit ng 1 molekula ng glucose sa panahon ng pagbuburo, pagkatapos ay sa panahon ng oxidative phosphorylation - mga 30 (ayon sa lumang data - 38). Tatalakayin pa natin ang tungkol sa balanse ng enerhiya sa Aralin 12.

Ang iba't ibang mga organikong sangkap ay sumasailalim sa mga pagbabagong oxidative - mga intermediate na metabolite ng metabolismo ng mga amino acid, asukal, fatty acid, atbp. Ito ay hindi makatwiran na lumikha para sa bawat isa sa kanila ng sarili nitong metabolic pathway. Ito ay mas maginhawa upang unang i-oxidize ang lahat ng mga sangkap na ito sa isa, pinag-isang oxidizing agent, at pagkatapos ay i-oxidize ang nagresultang pinababang anyo ng naturang "universal oxidizing agent" na may oxygen. Ang Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD, ay ginagamit bilang unibersal na redox intermediate na ito sa cell; napag-usapan na natin ang tambalang ito sa aralin 10. Gaya ng ipinahiwatig sa aralin 10, ang sangkap na ito ay maaaring umiral sa dalawang anyo: na-oxidized NAD + at nabawasang NAD∙H. Ang pagbabago ng unang anyo sa pangalawa ay nangangailangan ng supply ng dalawang electron at isang H + ion.

Sistema gumaganap ang papel ng isang redox shuttle na naglilipat ng mga electron mula sa iba't ibang mga organikong sangkap patungo sa oxygen: sa unang yugto, ang NAD + ay kumukuha ng mga electron mula sa mga organikong sangkap, na nag-oxidize sa kanila sa kalaunan sa CO 2 at H 2 O (siyempre, hindi sa isang yugto, ngunit sa pamamagitan ng maraming intermediate na koneksyon); sa ikalawang yugto, ina-oxidize ng oxygen ang NAD∙H na nabuo sa unang yugto at ibinabalik ito sa oxidized na estado.

Kaya, sa pinaka-pangkalahatang anyo, ang hanay ng mga reaksyon ng agnas ng iba't ibang mga sangkap sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic (iyon ay, sa pagkakaroon ng oxygen) ay maaaring kinakatawan tulad ng sumusunod:

1)	mga organikong compound +
2)

Ang mga reaksyon ng unang yugto ay nagaganap sa cytoplasm o sa mitochondria, habang ang mga reaksyon ng ikalawang yugto ay nagaganap lamang sa mitochondria. Sa araling ito, isasaalang-alang lamang natin ang mga reaksyon ng unang pangkat, ang mga reaksyon ng pangalawang pangkat ay pag-aaralan sa ika-12 aralin.

May isa pang coenzyme sa cell - FAD (flavin adenine dinucleotide) - na nagsisilbi rin bilang redox shuttle, ngunit ginagamit sa mas kaunting mga reaksyon kaysa sa NAD; ito ay synthesized mula sa bitamina B 2 - riboflavin.

Tingnan natin ang mga partikular na metabolic pathway - ang oxidative conversion ng glucose at fatty acids. Ang aerobic glycolysis ay nagsisimula sa parehong mga reaksyon gaya ng anaerobic glycolysis na napag-isipan na natin (tingnan ang aralin 10). Gayunpaman, ang mga huling yugto ng proseso ay magpapatuloy sa ibang paraan. Kapag nagsasagawa ng anaerobic glycolysis, ang cell ay nahaharap sa isang problema: ano ang gagawin sa pinababang NAD∙H, na nabuo sa panahon ng reaksyon ng glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase? Kung hindi ito na-oxidized pabalik sa NAD +, ang proseso ay mabilis na titigil, samakatuwid, sa anaerobic glycolysis, ang huling reaksyon - lactate dehydrogenase - ay nagsilbi lamang upang ibalik ang coenzyme na ito sa orihinal nitong anyo. Sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic, walang ganoong problema. Sa kabaligtaran, ang NAD∙H ay nagsisilbing pinakamahalagang mapagkukunan ng enerhiya sa metabolismo ng oxygen - isang espesyal na sistema ng carrier ang naghahatid nito mula sa cytosol patungo sa mitochondria, kung saan ito ay na-oxidized, at ang ATP ay na-synthesize dahil sa enerhiya na ito.

Kapag ang glycolysis ay nangyari sa ilalim ng aerobic na kondisyon, ang pyruvic acid ay hindi mababawasan, ngunit dadalhin sa mitochondria at ma-oxidized. Una, ito ay magiging isang acetic acid residue, acetyl, covalently attached sa isang espesyal na coenzyme - ang tinatawag na coenzyme A.

Ang hindi maibabalik na reaksyon na ito ay isinasagawa ng mitochondrial enzyme pyruvate dehydrogenase, na nag-oxidize ng pyruvic acid sa acetyl coenzyme A na may paglabas ng carbon dioxide. Ang enzyme na ito ay naglalaman ng ilang mga coenzymes na kinakailangan para sa trabaho nito: thiamine pyrophosphate (nabuo mula sa bitamina B 1 - thiamine), lipoic acid (ito ay minsan ginagamit bilang isang suplementong pandiyeta na nagpapalaganap ng kalusugan) at FAD (naisulat na namin ang tungkol dito sa itaas). Ito ay isang napaka-komplikadong protina, na binubuo ng maraming mga subunit, ang molekular na timbang nito ay ilang milyong dalton.

Ang Coenzyme A, kung saan nakakabit ang acetyl residue, ay na-synthesize mula sa pantothenic acid, na isa ring bitamina (bitamina B 5). Ang Acetyl-coenzyme A ay isang macroerg na kasingyaman ng enerhiya gaya ng ATP (tingnan ang aralin 9).

Ang Pyruvate dehydrogenase ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa regulasyon ng aerobic glucose catabolism. Ang enzyme na ito ay pinipigilan ng NAD∙H at acetyl-CoA, ang mga panghuling produkto nito, sa negatibong paraan ng feedback. Ang regulasyon ay isinasagawa gamit ang isang kumplikadong mekanismo, kabilang ang parehong allostery at covalent modification ng protina na ito. Ang enzyme na ito ay pinipigilan din ng mga fatty acid. Ang mga fatty acid ay isang mas caloric na mapagkukunan ng enerhiya, at bukod pa, ang mga ito ay hindi gaanong mahalaga para sa pagsasagawa ng mga sintetikong proseso sa cell, samakatuwid, sa pagkakaroon ng parehong glucose (pagkatapos ng lahat, ang pyruvate ay nabuo mula dito) at mga fatty acid, ito ay ipinapayong i-oxidize muna ang mga fatty acid.

Pagkatapos ang acetyl-coenzyme A ay ma-oxidize sa CO 2 at H 2 O sa isang proseso na tinatawag na Krebs cycle (bilang parangal kay G. Krebs, na unang inilarawan ito noong 1937).

Ang pangunahing papel ng Krebs cycle sa metabolismo ng enerhiya ng cell ay upang makakuha ng mga nabawasan na coenzymes NAD∙H at FAD∙H 2, na pagkatapos ay ma-oxidize ng oxygen upang synthesize ang ATP mula sa ADP at phosphate (isasaalang-alang natin ang prosesong ito sa aralin 12). Ang pagpapanumbalik ng mga coenzymes ay nakakamit sa pamamagitan ng kumpletong oksihenasyon ng nalalabi ng acetic acid sa CO 2 at H 2 O.

Ang cycle ay nagsisimula sa paglipat ng acetic acid residue mula sa acetyl-CoA hanggang oxaloacetic acid (sa isang neutral na kapaligiran, ito ang oxaloacetate ion), bilang isang resulta kung saan ang citric acid (mas tiyak, ang citrate ion) ay nabuo, at Ang coenzyme A ay inilabas. Ang reaksyong ito ay na-catalyzed ng enzyme citrate synthase at hindi na mababawi.

Ang mga organikong acid na kasangkot sa yugtong ito ay may tatlong pangkat ng carboxyl, kung minsan ang buong cycle ay tinatawag na "tricarboxylic acid cycle", ngunit ang pangalang ito ay kapus-palad - nasa susunod na yugto ang isang pangkat ng carboxyl ay nawala. Samakatuwid, ang cycle ay madalas na tinutukoy bilang ang "tricarboxylic at dicarboxylic acid cycle".

Sa parehong mga kaso, ang carbon dioxide ay inilabas, ang oxidizing agent NAD + ay nabawasan sa NAD ∙ H, at ang pinaikling acid residue ay idinagdag sa coenzyme A sa panahon ng reaksyon. reaksyon, at ang enzyme na nag-catalyze dito ay naglalaman ng parehong mga coenzymes.

Ang produkto ng reaksyon na succinyl-coenzyme A ay kasing-yaman sa enerhiya gaya ng acetyl-coenzyme A. Isang hangal na iwaksi ang enerhiya na ito sa init, at hindi pinapayagan ng cell ang naturang basura. Ang Succinyl-CoA ay hindi simpleng na-hydrolyzed sa succinic acid (mas tiyak, succinate ion) at coenzyme A, sa panahon ng reaksyong ito, ang GTP ay na-synthesize mula sa GDP at phosphate, at ang GTP ay kasing macroergic ng ATP.

Ang succinic acid ay sumasailalim sa karagdagang oksihenasyon. Gayunpaman, ang ahente ng oxidizing nito ay hindi ang karaniwang NAD +, ngunit isa pang coenzyme - FAD. Ginamit ng kalikasan ang partikular na coenzyme na ito hindi sa lahat upang lason ang buhay ng mga mag-aaral at mga mag-aaral na nag-aaral ng Krebs cycle. Ang katotohanan ay na sa succinic acid, isang napaka inert na grupo -CH 2 -CH 2 - ay napapailalim sa oksihenasyon. Alalahanin ang kurso ng organikong kimika - ang mga alkanes, sa pangkalahatan, ay bahagyang reaktibo kumpara sa mga alkohol at aldehydes, mas mahirap i-oxidize ang mga ito. Dito rin, pinipilit ang cell na gumamit ng mas malakas na flavin oxidant, at hindi ang karaniwang nicotinamide. Kasabay nito, ang succinic acid ay nagiging fumaric acid, ang reaksyon ay pinabilis ng enzyme succinate dehydrogenase.

Ang huling reaksyon ng cycle ay ang oksihenasyon ng malic acid sa oxaloacetic acid, ang kilalang NAD + ay nagsisilbing oxidizing agent, at ang reaksyon ay na-catalyzed ng enzyme malate dehydrogenase.

Ang resultang NAD∙H at FAD∙H 2 ay na-oxidize sa mitochondria, na nagbibigay ng enerhiya para sa ATP synthesis. Gumagawa din ang Krebs cycle ng 1 molekula ng GTP, isang compound na mayaman sa enerhiya na may kakayahang maglipat ng phosphate residue sa ADP at bumubuo ng ATP. Ang molekula ng oxaloacetic acid ay umaalis sa cycle nang walang anumang mga pagbabago - ito ay nagsisilbing isang katalista para sa oksihenasyon ng acetyl coenzyme A, at mismo ay babalik sa orihinal nitong estado sa pagtatapos ng bawat pagliko ng cycle. Ang Krebs cycle enzymes ay matatagpuan sa mitochondrial matrix (maliban sa succinate dehydrogenase, ito ay matatagpuan sa panloob na mitochondrial membrane).

Sa siklo ng Krebs, maraming mga enzyme ang kinokontrol nang sabay-sabay. Ang Isocitrate dehydrogenase ay pinipigilan ng NAD∙H, ang huling produkto ng cycle, at isinaaktibo ng ADP, isang sangkap na nabuo sa panahon ng paggasta ng enerhiya. Ang reversibility ng malate dehydrogenase reaction ay gumaganap din ng isang mahalagang papel sa regulasyon ng cycle. Sa mataas na konsentrasyon ng NAD∙H, ang reaksyong ito ay nagpapatuloy mula sa kanan papuntang kaliwa, patungo sa pagbuo ng malate. Bilang resulta, bumababa ang konsentrasyon ng oxaloacetate, at bumababa ang rate ng reaksyon ng citrate synthase. Ang resultang malate ay maaaring gamitin sa iba pang mga metabolic na proseso. Ang citrate synthase ay allosterically inhibited din ng ATP. Ang aktibidad ng α-ketoglutarate dehydrogenase ay kinokontrol din.

Ang Krebs cycle ay kasangkot sa oxidative transformations ng hindi lamang glucose, kundi pati na rin ang mga fatty acid at amino acid. Pagkatapos ng pagtagos sa panlabas na lamad, ang mga fatty acid ay unang naisaaktibo sa cytoplasm sa pamamagitan ng pagdaragdag ng coenzyme A, habang ang dalawang macroergic bond ng ATP ay natupok:

R–COOH + HS–KoA + ATP = R–CO–S–KoA + AMP + P–P.

Ang Pyrophosphate ay agad na pinutol ng enzyme pyrophosphatase, na inililipat ang balanse ng reaksyon sa kanan.

Ang Acyl-coenzyme A ay inililipat sa mitochondria.

Sa mga organel na ito, gumagana ang isang enzymatic system ng tinatawag na β-oxidation ng mga fatty acid. Ang proseso ng β-oxidation ay nagpapatuloy sa mga yugto. Sa bawat yugto, ang isang dalawang-carbon na fragment sa anyo ng acetyl coenzyme A ay pinuputol mula sa fatty acid, at ang NAD + ay binabawasan sa NAD ∙ H at FAD sa FAD ∙ H 2 .

Sa unang reaksyon, ang -CH 2 -CH 2 - pangkat, na matatagpuan malapit sa carbonyl carbon atom, ay na-oxidized. Tulad ng kaso ng succinate oxidation sa Krebs cycle, ang FAD ay nagsisilbing oxidizing agent. Pagkatapos (ang pangalawang reaksyon) ang dobleng bono ng nabuong unsaturated compound ay hydrated, habang ang ikatlong carbon atom ay nagiging hydroxylated - isang β-hydroxy acid ay nabuo na nakakabit sa coenzyme A. Sa ikatlong reaksyon, ang grupong ito ng alkohol ay na-oxidized sa isang keto grupo, ang NAD + ay ginagamit bilang isang ahente ng oxidizing. Sa wakas, isa pang molekula ng coenzyme A ang tumutugon sa nagreresultang β-ketoacyl coenzyme A. Bilang resulta, ang acetyl coenzyme A ay naputol, at ang acyl-CoA ay pinaikli ng dalawang carbon atoms. Ngayon ang paikot na proseso ay magpapatuloy sa pangalawang pagtakbo, ang nalalabi ng fatty acid ay paiikliin ng isa pang acetyl-CoA, at iba pa hanggang sa tuluyang maputol ang fatty acid. Sa apat na reaksyon ng β-oxidation, ang una lamang ang hindi maibabalik, ang natitira ay nababaligtad, ang kanilang pagpasa mula kaliwa hanggang kanan ay tinitiyak ng patuloy na output ng mga produkto ng pagtatapos.

Sa kabuuan, ang β-oxidation ng palmitoyl-coenzyme A ay nagpapatuloy ayon sa equation:

Ang Acetyl-CoA ay pumapasok sa siklo ng Krebs. Ang NAD∙H at FAD∙H 2 ay na-oxidize sa mitochondria, na nagbibigay ng enerhiya para sa ATP synthesis.

Ang amino acid catabolism ay nagpapatuloy din sa pamamagitan ng Krebs cycle. Ang iba't ibang mga amino acid ay pumapasok sa cycle sa pamamagitan ng iba't ibang metabolic pathway, at ang kanilang pagsasaalang-alang ay masyadong kumplikado para sa kursong ito.

Ang Krebs cycle ay ginagamit ng cell hindi lamang para sa mga pangangailangan ng enerhiya, kundi pati na rin para sa synthesis ng isang bilang ng mga sangkap na kailangan nito. Ito ang sentral na metabolic pathway sa parehong mga catabolic at anabolic na proseso ng cell.

Si Hans Krebs mismo ay unang nagmungkahi ng teorya na ang mga pagbabagong-anyo ng di- at ​​tricarboxylic acid ay nagpapatuloy nang paikot, at pagkatapos ay gumawa ng isang serye ng mga eksperimento kung saan ipinakita niya ang mga interconversion ng mga acid na ito at ang kanilang kakayahang pasiglahin ang aerobic glycolysis. Gayunpaman, ang matibay na ebidensya para sa daloy ng metabolic pathway na ito sa ganitong paraan, at hindi kung hindi man, ay nakuha gamit ang mga eksperimento na may isotopic labeling.

Isipin na pinalitan mo ang isang ordinaryong natural na isotope ng isang radioactive sa isang partikular na intermediate metabolite ng Krebs cycle. Ngayon, ang sangkap na ito, kumbaga, ay may radioactive na label, at ginagawa nitong posible na masubaybayan ang karagdagang kapalaran nito. Ang nasabing isang may label na tambalan ay maaaring idagdag sa cell extract at pagkatapos ng ilang sandali tingnan kung ano ang nagiging ito. Upang gawin ito, maaari mong paghiwalayin ang maliliit na molekula mula sa mga macromolecule (halimbawa, sa pamamagitan ng pag-ulan ng huli) at paghiwalayin ang kanilang timpla gamit ang isang chromatographic na pamamaraan (tingnan ang aralin 8). Pagkatapos ay nananatili lamang ito upang matukoy kung aling mga sangkap ang naglalaman ng radyaktibidad. Halimbawa, kung nagdagdag ka ng radioactively na may label na citric acid sa extract, sa lalong madaling panahon ang label ay makikita sa cis-aconitic at isocitric acid, at pagkaraan ng ilang oras sa α-ketoglutaric. Kung ang may label na α-ketoglutaric acid ay idinagdag, ang label ay una sa lahat ay mapupunta sa succinyl-coenzyme A at succinic acid, pagkatapos ay sa fumaric acid. Kaya, sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba't ibang radioactively labeled substance at pagtukoy kung saan napunta ang radioactive label, posibleng malaman ang pagkakasunod-sunod ng mga reaksyon sa anumang yugto ng metabolic pathway.

Maaaring matukoy ang radioactivity sa iba't ibang paraan. Ang pinakamadaling paraan ay upang maipaliwanag ang isang photographic emulsion, dahil ang radyaktibidad mismo ay natuklasan ni A. Becquerel dahil mismo sa kakayahan ng radioactive radiation na maipaliwanag ang isang photographic plate. Halimbawa, kung pinaghihiwalay natin ang pinaghalong substance sa pamamagitan ng thin-layer chromatography at alam natin kung saan matatagpuan ang spot ng isang partikular na substance, maaari lang nating ilakip ang photographic plate sa ating chromatogram. Pagkatapos ay iilaw ang seksyon ng photographic plate na nakikipag-ugnayan sa lugar na naglalaman ng radyaktibidad. Ito ay nananatili lamang upang makita kung aling mga sangkap ang naiilawan ng emulsyon malapit sa mga spot ng kung aling mga sangkap, at maaaring agad na sabihin na sa mga sangkap na ito ang ipinasa ng radioactive label.

Ang pamamaraang ito ay tinatawag na autoradiography . Maaari itong magamit upang pag-aralan hindi lamang ang maliliit na molekula, kundi pati na rin ang malalaking molekula - halimbawa, sa pamamagitan ng pagdaragdag ng radioactively na may label na uridine sa isang buhay na selula. Tulad ng sinabi namin sa aralin 7, ang uridine nucleotides ay bahagi ng RNA, kaya ang macromolecule na ito ay malapit nang mamarkahan ng radioactively. Posible na ngayong subaybayan ang lokasyon at transportasyon ng RNA sa cell. Upang gawin ito, kailangan mong ayusin ang mga cell upang ang mga macromolecule ay namuo at hindi lumutang sa panahon ng karagdagang mga pamamaraan, punan ang mga ito ng photographic emulsion at pagkatapos ng ilang sandali ay tumingin sa mikroskopyo, kung saan lumilitaw ang mga iluminado na lugar.

Ginagawang posible ng autoradiography na direktang obserbahan ang kapalaran ng mga molekula sa isang cell. Gayunpaman, ang pamamaraan ay mayroon ding isang disbentaha - nagbibigay lamang ito ng isang husay na katangian ng pagkakaroon ng isang radioactive na label at hindi pinapayagan na sukatin ito sa dami. Para sa tumpak na mga sukat ng dami, ibang paraan ang ginagamit. Ang mga β-particle na ibinubuga mula sa radioactive isotopes ay nagdudulot ng glow ng mga espesyal na sangkap - mga scintillator. Ang intensity ng glow na ito ay maaaring tumpak na masukat gamit ang isang espesyal na aparato - isang scintillation counter. Sa pamamagitan ng tumpak na pagsukat ng glow, maaari nating tumpak na matukoy ang dami ng radioactive isotope. Gayunpaman, ang paggamit ng isang scintillation counter ay sumusukat lamang sa kabuuang dami ng radioactive isotope sa sample. Kung babahain natin ang isang cell suspension ng isang scintillator solution, matutukoy natin ang kabuuang halaga ng isang radioactive compound, ngunit hindi ang pamamahagi nito sa mga organelles. Upang gawin ito, kailangan nating ihiwalay ang mga indibidwal na organel ng cell at sukatin ang radyaktibidad sa kanila.

Karaniwan sa biochemical research ang mga isotopes gaya ng tritium 3 H, carbon 14 C, phosphorus 32 P at sulfur 35 S ay ginagamit.

Ang bulk ng kemikal na enerhiya ng carbon ay inilabas sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic na may partisipasyon ng oxygen. Ang Krebs cycle ay tinatawag ding citric acid cycle, o cellular respiration. Maraming mga siyentipiko ang nakibahagi sa pag-decipher ng mga indibidwal na reaksyon ng prosesong ito: A. Szent-Gyorgyi, A. Lehninger, X. Krebs, kung saan pinangalanan ang cycle, S. E. Severin at iba pa.

Mayroong malapit na ugnayan sa pagitan ng anaerobic at aerobic digestion ng carbohydrates. Una sa lahat, ito ay ipinahayag sa pagkakaroon ng pyruvic acid, na kumukumpleto sa anaerobic breakdown ng carbohydrates at nagsisimula ng cellular respiration (ang Krebs cycle). Ang parehong mga phase ay na-catalyzed ng parehong mga enzyme. Ang enerhiya ng kemikal ay inilabas sa panahon ng phosphorylation at nakalaan sa anyo ng ATP macroergs. Ang parehong mga coenzyme (NAD, NADP) at mga kasyon ay nakikilahok sa mga reaksiyong kemikal. Ang mga pagkakaiba ay ang mga sumusunod: kung ang anaerobic digestion ng carbohydrates ay higit na naka-localize sa hyaloplasm, kung gayon ang mga reaksyon ng cellular respiration ay nagaganap pangunahin sa mitochondria.

Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang antagonism ay sinusunod sa pagitan ng dalawang yugto. Kaya, sa pagkakaroon ng oxygen, ang glycolysis ay bumababa nang husto (Pasteur effect). Maaaring pigilan ng mga produktong glycolysis ang aerobic metabolism ng carbohydrates (ang Crabtree effect).

Ang Krebs cycle ay may isang bilang ng mga kemikal na reaksyon, bilang isang resulta kung saan ang mga produkto ng pagkasira ng carbohydrates ay na-oxidized sa carbon dioxide at tubig, at ang enerhiya ng kemikal ay naipon sa mga macroergic compound. Sa panahon ng pagbuo ng isang "carrier" - oxaloacetic acid (SOC). Kasunod nito, ang condensation ay nangyayari sa "carrier" ng activated acetic acid residue. Mayroong tricarboxylic acid - sitriko. Sa panahon ng mga reaksiyong kemikal, mayroong "turnover" ng residue ng acetic acid sa cycle. Mula sa bawat molekula ng pyruvic acid, labingwalong molekula ng adenosine triphosphate ang nabuo. Sa pagtatapos ng cycle, ang isang "carrier" ay inilabas, na tumutugon sa mga bagong molekula ng activated acetic acid residue.

Krebs cycle: mga reaksyon

Kung ang huling produkto ng anaerobic digestion ng carbohydrates ay lactic acid, pagkatapos ay sa ilalim ng impluwensya ng lactate dehydrogenase ito ay na-oxidized sa pyruvic acid. Ang bahagi ng mga molekula ng pyruvic acid ay ginagamit para sa synthesis ng "carrier" ng BJC sa ilalim ng impluwensya ng pyruvate carboxylase enzyme at sa pagkakaroon ng Mg2 + ions. Bahagi ng mga molekula ng pyruvic acid ang pinagmulan ng pagbuo ng "aktibong acetate" - acetylcoenzyme A (acetyl-CoA). Ang reaksyon ay isinasagawa sa ilalim ng impluwensya ng pyruvate dehydrogenase. Naglalaman ang Acetyl-CoA na nag-iipon ng humigit-kumulang 5-7% ng enerhiya. Ang pangunahing masa ng enerhiya ng kemikal ay nabuo bilang isang resulta ng oksihenasyon ng "aktibong acetate".

Sa ilalim ng impluwensya ng citrate synthetase, ang Krebs cycle mismo ay nagsisimulang gumana, na humahantong sa pagbuo ng citrate acid. Ang acid na ito, sa ilalim ng impluwensya ng aconitate hydratase, ay nag-dehydrate at nagiging cis-aconitic acid, na, pagkatapos ng pagdaragdag ng isang molekula ng tubig, ay nagiging isocitric. Ang isang dinamikong balanse ay itinatag sa pagitan ng tatlong tricarboxylic acid.

Ang Isocitric acid ay na-oxidized sa oxalosuccinic acid, na decarboxylated at na-convert sa alpha-ketoglutaric acid. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng enzyme isocitrate dehydrogenase. Ang alpha-ketoglutaric acid, sa ilalim ng impluwensya ng enzyme 2-oxo-(alpha-keto)-glutarate dehydrogenase, ay decarboxylated, na nagreresulta sa pagbuo ng succinyl-CoA na naglalaman ng isang macroergic bond.

Sa susunod na yugto, ang succinyl-CoA, sa ilalim ng pagkilos ng enzyme na succinyl-CoA synthetase, ay naglilipat ng macroergic bond sa GDP (guanosine diphosphate acid). Ang GTP (guanosine triphosphate acid) sa ilalim ng impluwensya ng enzyme GTP-adenylate kinase ay nagbibigay ng macroergic bond sa AMP (adenosine monophosphate acid). Krebs cycle: mga formula - GTP + AMP - GDP + ADP.

Sa ilalim ng impluwensya ng enzyme succinate dehydrogenase (SDH) ay na-oxidized sa fumaric. Ang coenzyme ng SDH ay flavin adenine dinucleotide. Ang fumarate, sa ilalim ng impluwensya ng enzyme fumarate hydratase, ay na-convert sa malic acid, na kung saan ay na-oxidized, na bumubuo ng BOC. Sa pagkakaroon ng acetyl-CoA sa reacting system, ang BFA ay muling kasama sa tricarboxylic acid cycle.

Kaya, hanggang sa 38 mga molekula ng ATP ay nabuo mula sa isang molekula ng glucose (dalawa - dahil sa anaerobic glycolysis, anim - bilang isang resulta ng oksihenasyon ng dalawang molekula ng NAD H + H +, na nabuo sa panahon ng glycolytic oxidization, at 30 - dahil sa TCA). Ang kahusayan ng CTC ay 0.5. Ang natitirang enerhiya ay nawawala bilang init. Sa TCA, 16-33% ng lactic acid ay na-oxidized, ang natitirang masa nito ay ginagamit para sa glycogen resynthesis.

Ang tricarboxylic acid cycle ay kilala rin bilang Krebs cycle, dahil ang pagkakaroon ng naturang cycle ay iminungkahi ni Hans Krebs noong 1937.
Para dito, makalipas ang 16 na taon, ginawaran siya ng Nobel Prize sa Physiology o Medicine. Kaya, ang pagtuklas ay napakahalaga. Ano ang kahulugan ng siklong ito at bakit ito napakahalaga?

Anuman ang sabihin ng isa, kailangan mo pa ring magsimula sa malayo. Kung pinagsikapan mong basahin ang artikulong ito, hindi bababa sa sabi-sabi na alam mo na ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya para sa mga selula ay glucose. Ito ay patuloy na naroroon sa dugo sa halos hindi nagbabago na konsentrasyon - para dito mayroong mga espesyal na mekanismo na nag-iimbak o naglalabas ng glucose.

Sa loob ng bawat cell ay mitochondria - magkahiwalay na organelles ("mga organo" ng cell) na nagpoproseso ng glucose upang makakuha ng intracellular na pinagmumulan ng enerhiya - ATP. Ang ATP (adenosine triphosphoric acid) ay maraming nalalaman at napaka-maginhawang gamitin bilang isang mapagkukunan ng enerhiya: ito ay direktang isinama sa mga protina, na nagbibigay sa kanila ng enerhiya. Ang pinakasimpleng halimbawa ay ang protina na myosin, salamat sa kung saan ang mga kalamnan ay nakakakontrata.

Ang glucose ay hindi maaaring ma-convert sa ATP, sa kabila ng katotohanan na naglalaman ito ng malaking halaga ng enerhiya. Paano kunin ang enerhiya na ito at idirekta ito sa tamang direksyon nang hindi gumagamit ng barbaric (ayon sa mga pamantayan ng cellular) tulad ng pagsunog? Kinakailangang gumamit ng mga workaround, dahil pinapayagan ng mga enzyme (protein catalyst) ang ilang mga reaksyon na magpatuloy nang mas mabilis at mas mahusay.

Ang unang hakbang ay ang pagbabago ng isang molekula ng glucose sa dalawang molekula ng pyruvate (pyruvic acid) o lactate (lactic acid). Sa kasong ito, ang isang maliit na bahagi (mga 5%) ng enerhiya na nakaimbak sa molekula ng glucose ay inilabas. Ang lactate ay ginawa ng anaerobic oxidation - iyon ay, sa kawalan ng oxygen. Mayroon ding paraan upang i-convert ang glucose sa ilalim ng anaerobic na kondisyon sa dalawang molekula ng ethanol at carbon dioxide. Ito ay tinatawag na fermentation, at hindi namin isasaalang-alang ang pamamaraang ito.


...Tulad ng hindi natin isasaalang-alang nang detalyado ang mekanismo ng glycolysis mismo, iyon ay, ang pagkasira ng glucose sa pyruvate. Dahil, upang banggitin si Leinger, "Ang conversion ng glucose sa pyruvate ay na-catalyzed ng sampung enzymes na kumikilos sa pagkakasunud-sunod." Ang mga nagnanais ay maaaring magbukas ng isang aklat-aralin sa biochemistry at makilala nang detalyado ang lahat ng mga yugto ng proseso - ito ay pinag-aralan nang mabuti.

Tila ang landas mula sa pyruvate hanggang sa carbon dioxide ay dapat na medyo simple. Ngunit ito ay naka-out na ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang siyam na yugto na proseso, na tinatawag na tricarboxylic acid cycle. Ang maliwanag na pagkakasalungatan na ito sa prinsipyo ng ekonomiya (hindi kaya mas simple ito?) ay bahagyang dahil sa ang katunayan na ang cycle ay nag-uugnay sa ilang mga metabolic pathway: ang mga sangkap na nabuo sa cycle ay mga precursor ng iba pang mga molekula na hindi na nauugnay sa paghinga ( halimbawa, mga amino acid), at anumang iba pang mga compound na itatapon ay mapupunta sa cycle at maaaring "sinusunog" para sa enerhiya o nire-recycle sa mga kulang sa supply.

Ang unang hakbang na tradisyonal na isinasaalang-alang kaugnay ng Krebs cycle ay ang oxidative decarboxylation ng pyruvate sa isang acetyl residue (Acetyl-CoA). Ang CoA, kung sinuman ang hindi nakakaalam, ay coenzyme A, na mayroong isang thiol group sa komposisyon nito, kung saan maaari itong magdala ng acetyl residue.


Ang pagkasira ng mga taba ay humahantong din sa mga acetyl, na pumapasok din sa siklo ng Krebs. (Ang mga ito ay na-synthesize nang katulad - mula sa Acetyl-CoA, na nagpapaliwanag sa katotohanan na ang mga acid lamang na may pantay na bilang ng mga carbon atom ay halos palaging naroroon sa mga taba).

Ang Acetyl-CoA ay namumuo sa oxaloacetate upang magbigay ng citrate. Naglalabas ito ng coenzyme A at isang molekula ng tubig. Ang yugtong ito ay hindi maibabalik.

Ang citrate ay dehydrogenated sa cis-aconitate, ang pangalawang tricarboxylic acid sa cycle.

Ang Cis-aconitate ay nakakabit pabalik ng isang molekula ng tubig, na nagiging isocitric acid. Ito at ang mga nakaraang yugto ay mababalik. (Ang mga enzyme ay nagpapagana ng parehong pasulong at pabalik na mga reaksyon - alam mo, tama?)

Isocitric acid ay decarboxylated (irreversibly) at sabay-sabay na oxidized upang magbigay ng ketoglutaric acid. Kasabay nito, ang NAD +, na bumabawi, ay nagiging NADH.

Ang susunod na hakbang ay oxidative decarboxylation. Ngunit sa kasong ito, hindi succinate ang nabuo, ngunit succinyl-CoA, na hydrolyzed sa susunod na yugto, na nagdidirekta ng inilabas na enerhiya sa ATP synthesis.

Gumagawa ito ng isa pang molekula ng NADH at isang molekula ng FADH2 (isang coenzyme maliban sa NAD, na, gayunpaman, ay maaari ding ma-oxidize at mabawasan, mag-imbak at maglabas ng enerhiya).

Ito ay lumiliko na ang oxaloacetate ay gumagana bilang isang katalista - hindi ito maipon at hindi natupok sa proseso. Kaya ito ay - ang konsentrasyon ng oxaloacetate sa mitochondria ay pinananatiling medyo mababa. Ngunit kung paano maiwasan ang akumulasyon ng iba pang mga produkto, kung paano i-coordinate ang lahat ng walong yugto ng cycle?

Para dito, tulad ng nangyari, mayroong mga espesyal na mekanismo - isang uri ng negatibong feedback. Sa sandaling ang konsentrasyon ng isang partikular na produkto ay tumaas sa itaas ng pamantayan, hinaharangan nito ang gawain ng enzyme na responsable para sa synthesis nito. At para sa mga nababaligtad na reaksyon, ito ay mas simple: kapag ang konsentrasyon ng produkto ay lumampas, ang reaksyon ay nagsisimula lamang na pumunta sa kabaligtaran na direksyon.

At isang pares ng mga menor de edad na pangungusap

Alam ng lahat na upang gumana nang maayos, ang katawan ay nangangailangan ng isang regular na paggamit ng isang bilang ng mga nutrients na kinakailangan para sa isang malusog na metabolismo at, nang naaayon, ang balanse ng produksyon ng enerhiya at mga proseso ng paggasta. Ang proseso ng paggawa ng enerhiya, tulad ng alam mo, ay nagaganap sa mitochondria, na, salamat sa tampok na ito, ay tinatawag na mga sentro ng enerhiya ng mga selula. At ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksiyong kemikal na nagpapahintulot sa iyo na makakuha ng enerhiya para sa gawain ng bawat cell ng katawan ay tinatawag na Krebs cycle.

Ang Krebs cycle - mga himala na nangyayari sa mitochondria

Ang enerhiya na natanggap sa pamamagitan ng Krebs cycle (din TCA - ang cycle ng tricarboxylic acids) napupunta sa mga pangangailangan ng mga indibidwal na mga cell, na siya namang bumubuo sa iba't ibang mga tisyu at, nang naaayon, mga organo at sistema ng ating katawan. Dahil ang katawan ay hindi maaaring umiral nang walang enerhiya, ang mitochondria ay patuloy na nagtatrabaho upang patuloy na matustusan ang mga selula ng enerhiya na kailangan nila.

Adenosine triphosphate (ATP) - ito ang tambalang ito na isang unibersal na pinagmumulan ng enerhiya na kinakailangan para sa daloy ng lahat ng biochemical na proseso sa ating katawan.

Ang TCA ay ang sentral na metabolic pathway, bilang isang resulta kung saan ang oksihenasyon ng mga metabolite ay nakumpleto:

• mataba acids;
• mga amino acid;
• monosaccharides.

Sa proseso ng aerobic decay, ang mga biomolecule na ito ay pinaghiwa-hiwalay sa mas maliliit na molekula na ginagamit para sa enerhiya o sa synthesis ng mga bagong molekula.

Ang tricarboxylic acid cycle ay binubuo ng 8 yugto, i.e. mga reaksyon:

1. Pagbuo ng citric acid:

2. Pagbuo ng isocitric acid:

3. Dehydrogenation at direktang decarboxylation ng isocitric acid.

4. Oxidative decarboxylation ng α-ketoglutaric acid

5. Substrate phosphorylation

6. Dehydrogenation ng succinic acid sa pamamagitan ng succinate dehydrogenase

7. Pagbubuo ng malic acid ng enzyme fumarase

8. Pagbuo ng oxalacetate

Kaya, pagkatapos makumpleto ang mga reaksyon na bumubuo sa siklo ng Krebs:

• isang molekula ng acetyl-CoA (nabuo bilang resulta ng pagkasira ng glucose) ay na-oxidized sa dalawang molekula ng carbon dioxide;
• tatlong NAD molecules ay nabawasan sa NADH;
• isang FAD molekula ay nabawasan sa FADH 2;
• isang molekula ng GTP (katumbas ng ATP) ay ginawa.

Ang mga molekula ng NADH at FADH 2 ay kumikilos bilang mga carrier ng elektron at ginagamit upang makabuo ng ATP sa susunod na hakbang sa metabolismo ng glucose, ang oxidative phosphorylation.

Mga function ng Krebs cycle:

• catabolic (oksihenasyon ng acetyl residues ng mga molekula ng gasolina upang tapusin ang mga produkto ng metabolismo);
• anabolic (mga substrate ng Krebs cycle - ang batayan para sa synthesis ng mga molekula, kabilang ang mga amino acid at glucose);
• integrative (CTK - isang link sa pagitan ng anabolic at catabolic reactions);
• hydrogen donor (paghahatid ng 3 NADH.H + at 1 FADH 2 sa respiratory chain ng mitochondria);
• enerhiya.

Ang kakulangan ng mga elemento na kinakailangan para sa normal na kurso ng Krebs cycle ay maaaring humantong sa mga seryosong problema sa katawan na nauugnay sa kakulangan ng enerhiya.

Dahil sa metabolic flexibility, ang katawan ay nagagamit hindi lamang ang glucose bilang pinagkukunan ng enerhiya, kundi pati na rin ang mga taba, ang pagkasira nito ay nagbibigay din ng mga molekula na bumubuo ng pyruvic acid (kasangkot sa Krebs cycle). Kaya, ang maayos na dumadaloy na CTC ay nagbibigay ng enerhiya at mga bloke ng gusali para sa pagbuo ng mga bagong molekula.