Podobnie jak inne żywe istoty, komórki muszą przeprowadzać metabolizm, aby wytworzyć energię, z których jedną jest oddychanie. Oddychanie komórkowe może być tlenowe, co oznacza, że obejmuje całkowity rozkład substratu w obecności tlenu. Oddychanie tlenowe zachodzi w mitochondriach komórek i wytwarza więcej energii. Jednym z etapów oddychania tlenowego jest cykl Krebsa. Cykl Krebsa odkrył niemiecki lekarz i biochemik Hans Adolf Krebs.
Cykl Krebsa to seria reakcji chemicznych, które zachodzą w żywych komórkach w celu wytworzenia energii z acetylo-co-A, która jest zmianą z kwasu pirogronowego powstałego w wyniku glikolizy. Etapy oddychania tlenowego rozpoczynają się od glikolizy, oksydacyjnej dekarboksylacji, cyklu Krebsa i transferu elektronów.
W tym artykule omówimy proces, który zachodzi w cyklu Krebsa.
Większość energii potrzebnej organizmom żywym pochodzi z katabolizmu lub rozkładu glukozy, który zachodzi w komórkach. Początkowo glukoza przejdzie proces glikolizy, który przekształci ją w kwas pirogronowy. Jeśli nie ma tlenu, kwas pirogronowy zostanie przetworzony w wyniku oddychania beztlenowego, aby przekształcić się w kwas mlekowy lub alkohol. Ale jeśli jest tlen, kwas pirogronowy zostanie przetworzony przez oddychanie tlenowe w celu przetworzenia na energię, wodę i dwutlenek węgla.
(Przeczytaj także: Czynniki wpływające na ewolucję)
W cyklu Krebsa istnieją dwa ważne etapy, a mianowicie oksydacyjna dekarboksylacja i cykl Krebsa. Oksydacyjna dekarboksylacja odnosi się do etapu konwersji kwasu pirogronowego do acetylo-co-A. Ponadto acetylo-co-A zostanie doprowadzony do macierzy mitochondrialnej, aby przejść cykl Krebsa.
Oksydacyjna dekarboksylacja
Na etapie oksydacyjnej dekarboksylacji kwas pirogronowy z glikolizy przekształca się w acetylo-co-A. Ten etap jest przeprowadzany poprzez kilka reakcji, które są katalizowane przez kompleks enzymów zwany dehydrogenazą pirogronianową. Enzym ten znajduje się w mitochondriach komórek eukariotycznych i cytoplazmie komórek prokariotycznych.
Oksydacyjna dekarboksylacja rozpoczyna się od uwolnienia grupy karboksylowej (-COO) z kwasu pirogronowego do CO2. Wówczas pozostałe dwa atomy kwasu pirogronowego mają postać CH3COO– przeniesie nadmiar elektronów, tworząc cząsteczki NAD +, tworząc NADH. Dwa atomy węgla zamienią się w octan. Wreszcie, koenzym-A lub co-A zostanie przyłączony do octanu, tworząc acetylo-koenzym-A lub acetylo-co-A.
Cykl Krebsa
Cząsteczka acetylo-co-A wchodzi następnie w cykl Krebsa, aby wytworzyć ATP, NADH, FADH2i CO2. Etapy tego procesu utworzą koło, tak że nazywa się to cyklem.
Ten cykl zaczyna się od acetylo-co-A wiąże się z szczawiooctanem, tworząc cytrynian. Ta reakcja jest katalizowana przez enzym syntazę cytrynianową. Następnie cytrynian zostanie przekształcony w izocyjanian przez enzym akonitazę. Izocytrynian jest przetwarzany do alfa-ketoglutaranu przez enzym dehydrogenazę izozytratową. Ta reakcja uwalnia CO2 i produkuje NADH.
Ponadto alfa-ketoglutaran lub a-ketoglutaran jest przekształcany w sukcynylo-co-A przez enzym dehydrogenazę alfa ketoglutaranu. Ta reakcja uwalnia również CO2 i produkuje NADH. Sukcynylo-co-A jest następnie przetwarzane na bursztynian przez enzym syntetazę sukcynylo-co-A. Ten proces generuje GTP, który można następnie przekształcić w ATP.
Następnie bursztynian z poprzedniego procesu jest przekształcany w fumaran przez enzym dehydrogenazę bursztynianową i wytwarza FADH.2. Fumaran zostanie przekształcony w jabłczan przez enzym fumarazę. Jabłczan jest następnie przetwarzany na szczawiooctan przez enzym dehydrogenazę jabłczanową. Ten proces wytwarza NADH.
Jedna cząsteczka acetylo-co-A przetworzona w cyklu Krebsa może wytworzyć 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2i 2 CO2. Ponieważ jedna cząsteczka glukozy może zostać rozbita na dwie acetylo-co-A, jedna cząsteczka glukozy może wytworzyć 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2i 4 CO2 przez cykl Krebsa. Cząsteczki NADH i FADH2 następnie wejdzie w proces transferu elektronów w celu wytworzenia ATP.
