Cykl Krebsa odbywa się w komórkach y. Cykl Krebsa, rola biologiczna, reakcje podstawowe. Enzymy cyklu Krebsa. Punkt przecięcia rozpadu i syntezy

Cykl Krebsa? Co to jest?

Jeśli nie jesteś świadomy, to jest cykl kwasów trikarboksylowych. Czy rozumiesz?

Jeśli nie, to jest to kluczowy krok w oddychaniu wszystkich komórek wykorzystujących tlen. Nawiasem mówiąc, Hans Krebs otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie tego cyklu.

Ogólnie rzecz biorąc, jak rozumiesz, jest to bardzo ważne, szczególnie dla biochemików. Są zainteresowani pytaniem Jak szybko zapamiętać cykl Krebsa?»

Oto jak to wygląda:

W istocie cykl Krebsa opisuje etapy konwersji kwasu cytrynowego. Trzeba o nich pamiętać.

1. Kondensacja acetylokoenzymu A z kwasem szczawiooctowym prowadzi do powstania kwasu cytrynowego.
2. Kwas cytrynowy jest przekształcany w kwas izocytrynowy przez cisakonit.
3. Kwas izocytrynowy ulega odwodornieniu, tworząc kwas alfa-ketoglutarowy i dwutlenek węgla.
4. Kwas alfa-ketoglutarowy jest odwadniany do postaci sukcynylokoenzymu A i dwutlenku węgla.
5. Sukcynylokoenzym A jest przekształcany w kwas bursztynowy.
6. Kwas bursztynowy jest odwadniany z wytworzeniem kwasu fumarowego.
7. Nawadnia kwas fumarowy, tworząc kwas jabłkowy.
8. Kwas jabłkowy jest odwadniany z wytworzeniem kwasu szczawiooctowego. W takim przypadku cykl jest zamknięty. Nowa cząsteczka acetylokoenzymu A wchodzi w pierwszą reakcję następnego cyklu.

Właściwie nie wszystko zrozumiałem. Bardziej interesuje mnie, jak to zapamiętać.

Jak zapamiętać cykl Krebsa? Werset!

Jest wspaniały werset, który pozwala zapamiętać ten cykl. Autorka tego wersetu jest była studentką KSMU, skomponowała ją w 1996 roku.

SZCZUPAK w ACETYLOWA CYTRYNA muł,
Ale nar WNP z ALE KOH bałem się
On jest nad nim ISOLIMON o
ALFA-KETOGLUTAR Niestety.

SUCCINIL Xia KOENZYM ojej,
BURSZTYN muł FUMAROW o,
JABLOCH ek zaopatrzony na zimę,
obrócił się SZCZUPAK och znowu.

Tutaj substraty reakcji cyklu kwasów trikarboksylowych są kolejno zaszyfrowane:

• ACETYLO-koenzym A
• Kwas cytrynowy
• kwas cisakonitowy
• kwas izocytrynowy
• KWAS ALFA-KETOGLUTAROWY
• SUCCINIL-KOENZYM A
• Kwas bursztynowy
• Kwas fumarowy
• Kwas jabłkowy
• SZCZUPAK (kwas szczawiooctowy)

Kolejny werset do zapamiętania cyklu kwasów trikarboksylowych:

Szczupak zjadł octan, okazuje się, że cytrynian,
Poprzez cisaconit będzie izocytrynianem.

Oddając wodór OVER, traci CO2,
Alfa-ketoglutaran jest z tego niezmiernie zadowolony.

Nadchodzi utlenianie - NAD ukradł wodór,
TDP, koenzym A pobiera CO2.

A energia ledwo pojawiła się w sukcynylu,
Natychmiast narodził się ATP i pozostał bursztynian.

Więc trafił do FAD - potrzebuje wodoru,
Fumarat wypił wodę i zamienił się w jabłczan.

Potem OVER doszedł do jabłczanu, nabył wodór,
PIKE pojawił się ponownie i po cichu się ukrył.

Werset jest dobry. Oczywiście trzeba to jeszcze zapamiętać, wtedy pytanie: „Jak zapamiętać cykl Krebsa” nie podnieci uczniów.

Jak zapamiętać cykl Krebsa? Fabuła!

Dodatkowo proponuję następującą rzecz - przekształcenie każdego z tych etapów (kwas) w obrazy i zdjęcia:

SZCZUPAK- kwas szczawiooctowy
AC walki technologiczne z ETI- acetylokoenzym A
CYTRYNOWY- kwas cytrynowy
WNP skręć z KOH yami – cisakonit
Rysowane na płótnie ( ISO) CYTRYNOWY- kwas izocytrynowy
ALF trzyma GLU boczny SMOŁA y - kwas alfa-ketoglutarowy
na SUK siedzisz i piłujesz to CINI j - sukcynylo-koenzym A
BURSZTYN- kwas bursztynowy
w UGH Razhke IDA la - kwas fumarowy
JABŁKO- Kwas jabłkowy

Alfa Aztek
Bursztyn Yeti

Teraz musisz połączyć je ze sobą szeregowo. A potem cykl Krebsa zostanie zapamiętany w następujący sposób.

W pobliżu szerokiej rzeki SZCZUPAK zaczął wyskakiwać z wody i atakować Azteca i ETI, którzy walczyli ze sobą od dołu. Po obsypaniu ich CYTRYNAMI Aztek i dzieci usiedli na zbiorniku z końmi i szybko zaczęli wychodzić z tego miejsca. Nie zauważyli, jak wjechali w bramę, którą przedstawiono (ISO) CYTRYNĘ. Od wewnątrz bramę otworzył im ALF, trzymając w ręku szklankę GŁĘBOKA TARA. W tym czasie CYNIK siedzący na Suce zaczął rzucać w nich BURSZTYNAMI. Chowając się za czapkami z MARLE, nasi bohaterowie ukryli się za ogromnymi JABŁKAMI. Okazuje się jednak, że SZCZUPAK okazał się przebiegły i czekał na nich na jabłka.

Uff, w końcu skończyłem pisać tę historię. Faktem jest, że wymyślenie takiej historii w głowie jest bardzo szybkie. Dosłownie 1-2 minuty. Ale sformułowanie tego w tekście, a nawet tak, aby inni to zrozumieli, jest zupełnie inne.

Zapamiętywanie cyklu Krebsa z akronimem

Cały ananas i kawałek sufletu to właściwie mój lunch, co odpowiada cytrynianowi, cis-akonitynianowi, izocytrynianowi, (alfa-)ketoglutaranowi, sukcynylo-CoA, bursztynianowi, fumaranowi, jabłczanowi, szczawiooctanowi.

Mam nadzieję, że teraz rozumiesz, jak możesz zapamiętać cykl Krebsa.

Acetylo-SCoA powstający w reakcji dehydrogenazy PVC przechodzi następnie w cykl kwasu trikarboksylowego(CTC, cykl kwasu cytrynowego, cykl Krebsa). Oprócz pirogronianu w cykl biorą udział ketokwasy, pochodzące z katabolizmu aminokwasów lub jakichkolwiek innych substancji.

Cykl kwasów trikarboksylowych

Cykl działa w macierz mitochondrialna i reprezentuje utlenianie Cząsteczki acetylo-SCoA w ośmiu kolejnych reakcjach.

W pierwszej reakcji wiążą acetylo oraz szczawiooctan(kwas szczawiooctowy) do utworzenia cytrynian(kwas cytrynowy), następnie kwas cytrynowy izomeryzuje do izocytrat oraz dwie reakcje odwodornienia z jednoczesnym uwalnianiem CO2 i redukcją NAD.

W piątej reakcji powstaje GTP, to jest reakcja fosforylacja substratu. Następnie następuje sekwencyjne odwodornienie zależne od FAD bursztynian(kwas bursztynowy), nawilżenie fumarowy kwas w górę jabłczan(kwas jabłkowy), a następnie odwodornienie zależne od NAD z utworzeniem szczawiooctan.

W rezultacie po ośmiu reakcjach cyklu ponownie powstaje szczawiooctan .

Ostatnie trzy reakcje składają się na tzw motyw biochemiczny(odwodornienie zależne od FAD, hydratacja i odwodornienie zależne od NAD, służy do wprowadzenia grupy ketonowej do struktury bursztynianu. Motyw ten występuje również w reakcjach β-oksydacji kwasów tłuszczowych. W odwrotnej kolejności (redukcja, de nawodnienie i regeneracja) motyw ten jest obserwowany w reakcjach syntezy kwasów tłuszczowych.

Funkcje DTC

1. Energia

• Pokolenie atomy wodoru do działania łańcucha oddechowego, czyli trzech cząsteczek NADH i jednej cząsteczki FADH2,
• synteza pojedynczej cząsteczki GTP(odpowiednik ATP).

2. Anaboliczny. W CTC powstają

• prekursor hemu sukcynylo-SCoA,
• ketokwasy, które można przekształcić w aminokwasy - α-ketoglutaran dla kwasu glutaminowego, szczawiooctan dla asparaginu,
• kwas cytrynowy, używany do syntezy kwasów tłuszczowych,
• szczawiooctan, używany do syntezy glukozy.

Reakcje anaboliczne TCA

Regulacja cyklu kwasów trikarboksylowych

Regulacja allosteryczna

Enzymy katalizujące pierwszą, trzecią i czwartą reakcję TCA są wrażliwe na regulacja allosteryczna metabolity:

Regulacja dostępności szczawiooctanu

szef oraz Główny regulatorem TCA jest szczawiooctan, a raczej jego dostępność. Obecność szczawiooctanu angażuje acetylo-SCoA w cykl TCA i rozpoczyna proces.

Zwykle komórka ma saldo między powstawaniem acetylo-SCoA (z glukozy, kwasów tłuszczowych lub aminokwasów) a ilością szczawiooctanu. Źródłem szczawiooctanu jest

1)kwas pirogronowy powstały z glukozy lub alaniny,

Synteza szczawiooctanu z pirogronianu

Regulacja aktywności enzymów karboksylaza pirogronianowa realizowany z udziałem acetylo-SCoA. Jest allosteryczny aktywator enzym, a bez niego karboksylaza pirogronianowa jest praktycznie nieaktywna. Kiedy akumuluje się acetylo-SCoA, enzym zaczyna działać i powstaje szczawiooctan, ale oczywiście tylko w obecności pirogronianu.

2) Pobieranie z kwas asparaginowy w wyniku transaminacji lub z cyklu AMP-IMF,

3) Odbiór z kwasy owocowe sam cykl (bursztynowy, α-ketoglutarowy, jabłkowy, cytrynowy) powstający podczas katabolizmu aminokwasów lub w innych procesach. Większość aminokwasy w trakcie swojego katabolizmu są w stanie zamienić się w metabolity TCA, które następnie przechodzą do szczawiooctanu, który również podtrzymuje aktywność cyklu.

Uzupełnienie puli metabolitów TCA z aminokwasów

Reakcje uzupełniania cyklu z nowymi metabolitami (szczawiooctan, cytrynian, α-ketoglutaran itp.) są nazywane anaplerotyczny.

Rola szczawiooctanu w metabolizmie

Przykład znaczącej roli szczawiooctan służy do aktywacji syntezy ciał ketonowych i kwasica ketonowa osocze krwi w niewystarczający ilość szczawiooctanu w wątrobie. Stan ten obserwuje się podczas dekompensacji cukrzycy insulinozależnej (cukrzyca typu 1) oraz podczas głodu. Przy tych zaburzeniach w wątrobie aktywowany jest proces glukoneogenezy, tj. tworzenie glukozy ze szczawiooctanu i innych metabolitów, co pociąga za sobą zmniejszenie ilości szczawiooctanu. Jednoczesna aktywacja utleniania kwasów tłuszczowych i akumulacji acetylo-SCoA uruchamia zapasową ścieżkę do wykorzystania grupy acetylowej - synteza ciał ketonowych. W tym przypadku organizm rozwija zakwaszenie krwi ( kwasica ketonowa) z charakterystycznym obrazem klinicznym: osłabieniem, bólem głowy, sennością, obniżonym napięciem mięśniowym, temperaturą ciała i ciśnieniem krwi.

Zmiana szybkości reakcji TCA i przyczyny akumulacji ciał ketonowych w określonych warunkach

Opisany sposób regulacji z udziałem szczawiooctanu jest ilustracją pięknego preparatu” Tłuszcze spalają się w ogniu węglowodanów„. Oznacza to, że „płonący płomień” glukozy prowadzi do pojawienia się pirogronianu, a pirogronian jest przekształcany nie tylko w acetylo-SCoA, ale także w szczawiooctan. Obecność szczawiooctanu gwarantuje włączenie grupy acetylowej utworzonej z Kwasy tłuszczowe w postaci acetylo-SCoA, w pierwszej reakcji TCA.

W przypadku masowego „spalania” kwasów tłuszczowych, które obserwuje się w mięśniach podczas Praca fizyczna i w wątrobie post, szybkość wejścia acetylo-SCoA w reakcji TCA będzie bezpośrednio zależeć od ilości szczawiooctanu (lub utlenionej glukozy).

Jeśli ilość szczawiooctanu w hepatocyt za mało (brak glukozy lub nie jest utleniony do pirogronianu), wtedy grupa acetylowa trafi do syntezy ciał ketonowych. Dzieje się tak, gdy przedłużony post oraz cukrzyca typu 1.

Metabolizm

Metabolizm to wymiana energii zachodząca w naszym ciele. Wdychamy tlen i wydychamy dwutlenek węgla. Tylko żywa istota może coś z otoczenia zabrać i zwrócić w innej formie.

Powiedzmy, że zdecydowaliśmy się zjeść śniadanie i zjeść chleb z kurczaka. Chleb to węglowodany, kurczak to białka.
W tym czasie strawione węglowodany rozpadną się na monosacharydy, a białka na aminokwasy.
To jest początkowy etap - katabolizm. Na tym etapie, zgodnie ze swoją strukturą, złożone rozpadają się na prostsze.

Również jako przykład odnowienie powierzchni skóry. Ciągle się zmieniają. Kiedy górna warstwa skóry obumiera, makrofagi usuwają martwe komórki i pojawia się nowa tkanka. Powstaje poprzez zbieranie białka ze związków organicznych. Ma miejsce w rybosomach. Zespół działań polegający na powstaniu złożonej kompozycji (białka) z prostej (aminokwasy) nazywamy anabolizmem.

Anabolizm:

• wzrost,
• zwiększyć,
• rozbudowa.

Katabolizm:

• rozdzielać,
• dział,
• zmniejszenie.

Nazwę można zapamiętać oglądając film „Anabolics”. Mówimy tam o sportowcach, którzy stosują leki anaboliczne do wzrostu i zwiększenia masy mięśniowej.

Czym jest cykl Krebsa?

W latach 30. XX wieku naukowiec Hans Krebs badał mocznik. Następnie przenosi się do Anglii i dochodzi do wniosku, że niektóre enzymy są katalizowane w naszym organizmie. Za to otrzymał Nagrodę Nobla.

Energię czerpiemy z glukozy zawartej w czerwonych krwinkach. W przemianie dekstrozy w energię wspomagają mitochondria. Produkt końcowy jest następnie przekształcany w trifosforan adenozyny lub ATP. To właśnie ATP jest główną wartością organizmu. Powstała substancja nasyca narządy naszego ciała energią. Sama glukoza nie może zostać przekształcona w ATP, wymaga to złożonych mechanizmów. To przejście nazywa się cyklem Krebsa.

cykl Krebsa są ciągłymi przemianami chemicznymi zachodzącymi wewnątrz każdej żywej istoty. Tak to się nazywa, ponieważ procedura jest powtarzana bez zatrzymywania się. W wyniku tego zjawiska pozyskujemy kwas adenozynotrójfosforowy, który uważany jest za niezbędny dla nas.

Ważnym warunkiem jest oddychanie komórki. Podczas przechodzenia wszystkich etapów musi być obecny tlen. Na tym etapie następuje również tworzenie nowych aminokwasów i węglowodanów. Elementy te pełnią rolę budowniczych ciała, można powiedzieć, że zjawisko to pełni jeszcze jedną istotną rolę - budowanie. Dla skuteczności tych funkcji potrzebne są również inne mikro i makroelementy oraz witaminy. Przy braku choćby jednego elementu praca narządów zostaje zakłócona.

Etapy cyklu Krebsa

Tutaj jedna cząsteczka glukozy jest podzielona na dwie części kwasu pirogronowego. Jest ważnym ogniwem w procesie przemiany materii i od tego zależy praca wątroby. Występuje w wielu owocach i jagodach. Jest często używany do celów kosmetycznych. W rezultacie może pojawić się również kwas mlekowy. Znajduje się w komórkach krwi, mózgu, mięśniach. Następnie otrzymujemy koenzym A. Jego funkcją jest przenoszenie węgla do różnych części ciała. Po dodaniu szczawianu otrzymujemy cytrynian. Koenzym A całkowicie się rozkłada, dostajemy też cząsteczkę wody.

W drugim oddziela się wodę od cytrynianu. W efekcie pojawia się związek akatynowy, który pomoże w uzyskaniu izocytrynianu. Możemy więc np. poznać jakość owoców i soków, nektarów. Powstaje NADH - jest niezbędny do procesów oksydacyjnych i metabolizmu.
Następuje proces łączenia się z wodą i uwalniana jest energia trójfosforanu adenozyny. Uzyskanie szczawiocetanu. Funkcje w mitochondriach.

Co powoduje spowolnienie metabolizmu energetycznego?

Nasze ciało ma zdolność przystosowania się do jedzenia, płynów i tego, ile się poruszamy. Te rzeczy mają duży wpływ na metabolizm.
Nawet w tych odległych czasach ludzkość przetrwała w trudnych warunkach pogodowych z chorobami, głodem i nieurodzajem. Teraz medycyna posunęła się do przodu, więc w krajach rozwiniętych ludzie zaczęli żyć dłużej i zarabiać lepsze pieniądze bez wkładania wszystkich sił. W dzisiejszych czasach ludzie częściej spożywają mąkę, słodkie wyroby cukiernicze i mało się ruszają. Ten sposób życia prowadzi do spowolnienia pracy żywiołów.

Aby tego uniknąć, należy przede wszystkim włączyć do diety owoce cytrusowe. Zawierają kompleks witamin i innych ważnych substancji. Ważną rolę odgrywa zawarty w jego składzie kwas cytrynowy. Odgrywa rolę w chemicznej interakcji wszystkich enzymów i nosi nazwę cyklu Krebsa.

Zażywanie owoców cytrusowych pomoże rozwiązać problem interakcji energetycznych, także jeśli prowadzisz zdrowy tryb życia. Nie można często jeść pomarańczy, mandarynek, ponieważ mogą podrażniać ściany żołądka. Trochę wszystkiego.

Cykl kwasów trikarboksylowych (cykl Krebsa)

Cykl kwasów trikarboksylowych został po raz pierwszy odkryty przez angielskiego biochemika G. Krebsa. Jako pierwszy postulował znaczenie tego cyklu dla całkowitego spalania pirogronianu, którego głównym źródłem jest konwersja glikolityczna węglowodany. Później wykazano, że cykl trikarboksylowy kwasy jest ośrodkiem, w którym zbiegają się prawie wszystkie szlaki metaboliczne. Zatem, cykl Krebsa- wspólna ścieżka końcowa utlenianie acetylo grupy (w postaci acetylo-CoA), w które ulega przemianie w procesie katabolizm większość organicznych Cząsteczki, pełniący rolę „komórkowego paliwo»: węglowodany, Kwasy tłuszczowe oraz aminokwasy.

Powstały w wyniku utleniania dekarboksylacja pirogronian w mitochondria wchodzi acetylo-CoA cykl Krebsa. Ten cykl odbywa się w matrycy mitochondria i składa się z ośmiu kolejne reakcje(Rys. 10.9). Cykl rozpoczyna się dodaniem acetylo-CoA do szczawiooctanu i powstaniem kwas cytrynowy (cytrynian). Następnie kwas cytrynowy(związek sześciowęglowy) przez szereg odwodornienie(zabierać wodór) i dwa dekarboksylacje(rozszczepienie CO 2) traci dwa węgle atom i znowu w cykl Krebsa zamienia się w szczawiooctan (związek czterowęglowy), tj. w wyniku pełnego obrotu cyklu jeden cząsteczka acetylo-CoA spala się do CO 2 i H 2 O, oraz cząsteczka szczawiooctan jest regenerowany. Rozważ wszystkie osiem kolejne reakcje(gradacja) cykl Krebsa.

Ryż. 10.9.Cykl kwasów trikarboksylowych (cykl Krebsa).

Pierwszy reakcja katalizowany enzym syntaza cit-rat, while acetylo grupa acetylo-CoA kondensuje ze szczawiooctanem, w wyniku czego powstaje kwas cytrynowy:

Najwyraźniej w tym reakcje związany z enzym cytryl-CoA. Następnie ta ostatnia spontanicznie i nieodwracalnie hydrolizuje, tworząc cytrynian i HS-KoA.

W wyniku drugiego reakcje uformowany kwas cytrynowy ulega odwodnieniu z wytworzeniem cis-akonitu kwasy, który przez dodanie cząsteczka woda, wchodzi w kwas izocytrynowy(izocytrynian). Katalizuje te odwracalne reakcje nawilżenie-odwodnienie enzym hydrataza tojadowa (akonitaza). W rezultacie następuje wzajemny ruch H i OH w cząsteczka cytrynian:

Trzeci reakcja wydaje się ograniczać prędkość cykl Krebsa. kwas izocytrynowy odwodorniony w obecności zależnej od NAD dehydrogenazy izocytrynianowej.

Podczas dehydrogenazy izocytrynianowej reakcje kwas izocytrynowy jednocześnie dekarboksylowany. Zależna od NAD dehydrogenaza izocytrynianowa jest allosteryczna enzym, który jako specyficzny aktywator potrzebne ADP. Oprócz, enzym wyrazić swoje działalność musi jony Mg 2+ lub Mn 2+ .

Podczas czwartego reakcje dekarboksylacja oksydacyjna α-ketoglutaru kwasy z utworzeniem wysokoenergetycznego związku sukcynylo-CoA. Mechanizm tego reakcje podobny do tego reakcje utleniający dekarboksylacja pirogronian do acetylo-CoA, kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranu przypomina swoją strukturą kompleks dehydrogenazy pirogronianowej. W jednym i drugim przypadku reakcje weź udział 5 koenzymy: TPP, amid kwas liponowy, HS-KoA, FAD i NAD+.

Piąty reakcja katalizowany enzym syntetaza sukcynylo-CoA. Podczas tego reakcje sukcynylo-CoA z udziałem GTP i fosforan nieorganiczny zamienia się w kwas bursztynowy (bursztynian). W tym samym czasie powstaje wysokoenergetyczne wiązanie fosforanowe GTP z powodu wysokoenergetycznego wiązania tioeterowego sukcynylo-CoA:

W rezultacie szósty reakcje bursztynian odwodniony w Kwas fumarowy. Utlenianie bursztynian katalizowany dehydrogenaza bursztynianowa, w cząsteczka który od białko mocno (kowalencyjnie) związany koenzym CHWILOWA MODA. Z kolei dehydrogenaza bursztynianowa silnie związany z wewnętrznym mitochondrialnym membrana:

siódmy reakcja przeprowadzone pod wpływem enzym hydrataza fumaranowa ( fumarazy). Powstały w tym samym czasie Kwas fumarowy nawodniony, produkt reakcje jest Kwas jabłkowy(jabłczan). Należy zauważyć, że hydrataza fumaranu ma: stereospecyficzność(patrz rozdział 4) – w trakcie reakcje Powstaje L-jabłko kwas:

Wreszcie podczas ósmego reakcje cykl kwasu trikarboksylowego pod wpływem mitochondrialnego NAD-zależnego dehydrogenaza jabłczanowa dziać się utlenianie L-jabłczan do szczawiooctanu:

Jak widać, w jednym obrocie cyklu składającym się z ośmiu enzymatycznych reakcje, kompletny utlenianie(„spalanie”) jednego Cząsteczki acetylo-CoA. Do ciągłej pracy cyklu konieczne jest stałe dostarczanie acetylo-CoA do układu, oraz koenzymy(NAD+ i FAD), które przeszły w stan zredukowany, muszą być wielokrotnie utleniane. To jest utlenianie realizowane w systemie nośnym elektrony w łańcuch oddechowy(w łańcuch oddechowy enzymy) zlokalizowane w membrana mitochondria. Powstały FADH 2 jest silnie powiązany z SDH, więc przenosi atomy wodór przez KoQ. uwolniony w wyniku utlenianie Energia acetylo-CoA jest w dużej mierze skoncentrowana w makroergicznych wiązaniach fosforanowych ATP. Od 4 parowy atomy wodór 3 pary przenieść NADH do systemu transportowego elektrony; licząc na każdego para w systemie biologicznym utlenianie uformowany 3 Cząsteczki ATP(podczas koniugacji ), a więc w sumie 9 Cząsteczki ATP(patrz rozdział 9). Jeden para atomy z dehydrogenazy bursztynianowej-FADH 2 wchodzi do systemu transportowego elektrony przez KoQ, co daje tylko 2 Cząsteczki ATP. W trakcie cykl Krebsa jeden jest również zsyntetyzowany cząsteczka GTP (podłoże fosforylacja), co jest równoważne jednemu cząsteczka ATP. Więc w utlenianie jeden Cząsteczki acetylo-CoA w cykl Krebsa i system fosforylacja oksydacyjna może tworzyć 12 Cząsteczki ATP.

Jeśli obliczymy całkowity efekt energetyczny rozszczepienia glikolitycznego glukoza i kolejny utlenianie dwa wyłaniające się Cząsteczki pirogronian do CO 2 i H 2 O, wtedy będzie znacznie większy.

Jak wspomniano, jeden cząsteczka NADH (3 Cząsteczki ATP) powstaje podczas utleniania dekarboksylacja pirogronian do acetylo-CoA. Podczas dzielenia jednego Cząsteczki glukoza uformowany 2 Cząsteczki pirogronian i utlenianie do 2 Cząsteczki acetylo-CoA i kolejne 2 tury cykl kwasu trikarboksylowego zsyntetyzowany 30 Cząsteczki ATP(W związku z tym, utlenianie Cząsteczki pirogronian do CO 2 i H 2 O daje 15 Cząsteczki ATP). Do tego numeru należy dodać 2 Cząsteczki ATP powstały podczas aerobiku glikoliza i 6 Cząsteczki ATP, zsyntetyzowany przez utlenianie 2 Cząsteczki pozamitochondrialne NADH, które powstają podczas utlenianie 2 Cząsteczki 3-fosforan gliceraldehydu w dehydrogenazie reakcje glikoliza. Dlatego przy podziale na tkanki jeden Cząsteczki glukoza zgodnie z równaniem C 6 H 12 O 6 + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O, 38 jest syntetyzowany Cząsteczki ATP. Niewątpliwie pod względem energetycznym całkowite rozszczepienie glukoza jest bardziej wydajnym procesem niż beztlenowy glikoliza.

Należy zauważyć, że 2 Cząsteczki NADH w przyszłości z utlenianie może dać nie 6 Cząsteczki ATP, ale tylko 4. Faktem jest, że sami Cząsteczki pozamitochondrialne NADH nie są w stanie przeniknąć membrana w środku mitochondria. Jednak dają elektrony może być włączony do mitochondrialnego łańcucha biologicznego utlenianie za pomocą tak zwanego mechanizmu wahadłowego glicerolu fosforanu (ryc. 10.10). Cytoplazmatyczny NADH najpierw reaguje z cytoplazmatycznym fosforanem dihydroksyacetonu, tworząc glicerol-3-fosforan. Reakcja kataliza

Ryż. 10.10. Mechanizm wahadłowy fosforanu glicerolu. Wyjaśnienie w tekście.

jest kontrolowany przez zależną od NAD cytoplazmatyczną dehydrogenazę gliceryno-3-fosforanową:

Fosforan dihydroksyacetonu + NADH + H +<=>Glicerol-3-fosforan + NAD+.

Powstały gliceryno-3-fosforan łatwo przenika przez mitochondria membrana. W środku mitochondria inna (mitochondrialna) dehydrogenaza gliceryno-3-fosforanowa (flawina) enzym) ponownie utlenia 3-fosforan glicerolu do fosforanu dihydroksyacetonu:

Glicerol-3-fosforan + FAD<=>Fosforan dihydroksyacetonu + FADH 2.

odrestaurowany flawoproteina(enzym-FADH 2) wprowadza na poziomie pozyskanego przez niego KoQ elektrony w łańcuch biologiczny utlenianie i związane z tym fosforylacja oksydacyjna, i wychodzi fosforan dihydroksyacetonu mitochondria w cytoplazma i może ponownie oddziaływać z cytoplazmatycznym NADH + H + . Zatem, para elektrony(od jednego Cząsteczki cytoplazmatyczny NADH + H +), wprowadzony do łańcuch oddechowy przy użyciu mechanizmu wahadłowego glicerolu fosforanu daje nie 3, ale 2 ATP.

Ryż. 10.11. System wahadłowy jabłczan-asparaginian do przenoszenia równoważników redukujących z cytozolowego NADH do macierzy mitochondrialnej. Wyjaśnienie w tekście.

Następnie wykazano, że ten mechanizm wahadłowy jest wykorzystywany tylko w mięśniach szkieletowych i mózgu do przenoszenia zredukowanych ekwiwalentów z cytozolowego NADH + H + do mitochondria.

W komórki wątroba nerki i serce, działa bardziej złożony system wahadłowy jabłczanu i parcjanu. Działanie takiego mechanizmu wahadłowego staje się możliwe dzięki obecności dehydrogenaza jabłczanowa i aminotransferazy asparaginianowe zarówno w cytozolu, jak i w mitochondria.

Stwierdzono, że z cytozolowych NADH + H + zredukowanych ekwiwalentów, najpierw z udziałem enzym dehydrogenaza jabłczanowa(ryc. 10.11) przenosi się do cytozolowego szczawiooctanu. W efekcie powstaje jabłczan, który za pomocą systemu transportującego kwasy dikarboksylowe, przechodzi przez wewnętrzne membrana mitochondria do matrycy. Tutaj jabłczan utlenia się do szczawiooctanu, a macierz NAD + jest redukowana do NADH + H + , który może teraz przenosić jego elektrony w łańcuch oddechowy enzymy, zlokalizowane na wewnętrznej membrana mitochondria. Z kolei powstały szczawiooctan w obecności glutaminianu i enzym ASAT wchodzi w reakcja transaminacja. Powstały asparaginian i α-ketoglutaran, za pomocą specjalnych systemów transportowych, są w stanie przejść przez membrana mitochondria.

Transport w cytozolu regeneruje szczawiooctan, który uruchamia kolejny cykl. Ogólnie proces obejmuje łatwo odwracalne reakcje, występuje bez zużycia energii, jego „siła napędowa” jest stała powrót do zdrowia NAD + w cytozolu przez 3-fosforan gliceraldehydu, który powstaje podczas katabolizm glukoza.

Tak więc, jeśli mechanizm jabłczanowo-asparaginianowy działa, to w wyniku całkowitego utlenianie jeden Cząsteczki glukoza może tworzyć nie 36, ale 38 Cząsteczki ATP(Tabela 10.1).

W tabeli. 10.1 podano reakcje, w którym podczas wiązania zachodzi tworzenie wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych katabolizm glukoza, wskazujący na wydajność procesu w warunkach tlenowych i beztlenowych

Ministerstwo Edukacji Federacji Rosyjskiej

Państwowy Uniwersytet Techniczny w Samarze

Katedra Chemii Organicznej

Streszczenie na temat:

„CYKL KWASÓW TRIKABOKSOWYCH (CYKL KREBSA)”

Ukończone przez ucznia: III - NTF - 11

Eroshkina N.V.

Sprawdzony.

Cykl kwasów trikarboksylowych jest również znany jako cykl Krebsa, ponieważ istnienie takiego cyklu zaproponował Hans Krebs w 1937 roku.
Za to 16 lat później otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. Tak więc odkrycie jest bardzo znaczące. Jakie jest znaczenie tego cyklu i dlaczego jest tak ważny?

Cokolwiek można by powiedzieć, nadal musisz zacząć dość daleko. Jeśli podjąłeś się przeczytać ten artykuł, to przynajmniej ze słyszenia wiesz, że głównym źródłem energii dla komórek jest glukoza. Jest stale obecny we krwi w prawie niezmienionym stężeniu - do tego służą specjalne mechanizmy, które przechowują lub uwalniają glukozę.

Wewnątrz każdej komórki znajdują się mitochondria - oddzielne organelle ("organy" komórki), które przetwarzają glukozę w celu uzyskania wewnątrzkomórkowego źródła energii - ATP. ATP (kwas adenozynotrifosforowy) jest wszechstronnym i bardzo wygodnym źródłem energii: jest bezpośrednio integrowany z białkami, dostarczając im energii. Najprostszym przykładem jest białko miozyna, dzięki któremu mięśnie są w stanie się kurczyć.

Glukoza nie może zostać przekształcona w ATP, mimo że zawiera dużą ilość energii. Jak wydobyć tę energię i skierować ją we właściwym kierunku bez uciekania się do barbarzyńskich (według standardów komórkowych) środków, takich jak spalanie? Konieczne jest zastosowanie obejścia, ponieważ enzymy (katalizatory białkowe) pozwalają niektórym reakcjom przebiegać znacznie szybciej i wydajniej.

Pierwszym krokiem jest konwersja cząsteczki glukozy w dwie cząsteczki pirogronianu (kwasu pirogronowego) lub mleczanu (kwasu mlekowego). W takim przypadku uwalniana jest niewielka część (około 5%) energii zmagazynowanej w cząsteczce glukozy. Mleczan jest wytwarzany przez utlenianie beztlenowe - to znaczy przy braku tlenu. Istnieje również sposób na przekształcenie glukozy w warunkach beztlenowych w dwie cząsteczki etanolu i dwutlenku węgla. Nazywa się to fermentacją i nie będziemy rozważać tej metody.


…Tak jak nie będziemy szczegółowo omawiać samego mechanizmu glikolizy, czyli rozpadu glukozy na pirogronian. Ponieważ, cytując Leingera, „konwersja glukozy do pirogronianu jest katalizowana przez dziesięć enzymów działających po kolei”. Ci, którzy chcą, mogą otworzyć podręcznik biochemii i szczegółowo zapoznać się ze wszystkimi etapami procesu - został on bardzo dobrze zbadany.

Wydawałoby się, że droga od pirogronianu do dwutlenku węgla powinna być dość prosta. Okazało się jednak, że odbywa się to w dziewięcioetapowym procesie, który nazywa się cyklem kwasów trikarboksylowych. Ta pozorna sprzeczność z zasadą ekonomii (czy nie mogłoby być prostsze?) wynika częściowo z faktu, że cykl łączy kilka szlaków metabolicznych: substancje powstające w cyklu są prekursorami innych cząsteczek, które nie są już związane z oddychaniem ( na przykład aminokwasy) i wszelkie inne związki, które należy usunąć, kończą w cyklu i są albo „spalane” w celu uzyskania energii, albo zawracane do tych, których brakuje.

Pierwszym krokiem tradycyjnie rozważanym w odniesieniu do cyklu Krebsa jest dekarboksylacja oksydacyjna pirogronianu do reszty acetylowej (acetylo-CoA). CoA, jeśli ktoś nie wie, to koenzym A, który ma w swoim składzie grupę tiolową, na której może nieść resztę acetylową.


Rozkład tłuszczów prowadzi również do acetylu, który również wchodzi w cykl Krebsa. (Sytetyzuje się je podobnie – z Acetyl-CoA, co tłumaczy fakt, że w tłuszczach prawie zawsze występują tylko kwasy o parzystej liczbie atomów węgla).

Acetylo-CoA kondensuje ze szczawiooctanem dając cytrynian. To uwalnia koenzym A i cząsteczkę wody. Ten etap jest nieodwracalny.

Cytrynian jest odwodorniany do cis-akonitynianu, drugiego w cyklu kwasu trikarboksylowego.

Cis-akonitynian przyłącza z powrotem cząsteczkę wody, zamieniając się już w kwas izocytrynowy. Ten i poprzednie etapy są odwracalne. (Enzymy katalizują zarówno reakcje do przodu, jak i do tyłu - wiesz, prawda?)

Kwas izocytrynowy jest dekarboksylowany (nieodwracalnie) i jednocześnie utleniany do kwasu ketoglutarowego. W tym samym czasie NAD +, odzyskując, zamienia się w NADH.

Następnym krokiem jest dekarboksylacja oksydacyjna. Ale w tym przypadku nie powstaje bursztynian, ale sukcynylo-CoA, który w kolejnym etapie ulega hydrolizie kierując uwolnioną energię do syntezy ATP.

W ten sposób powstaje kolejna cząsteczka NADH i cząsteczka FADH2 (koenzym inny niż NAD, który jednak może być również utleniany i redukowany, magazynując i uwalniając energię).

Okazuje się, że szczawiooctan działa jak katalizator – nie kumuluje się i nie jest zużywany w procesie. Tak jest – stężenie szczawiooctanu w mitochondriach utrzymuje się na dość niskim poziomie. Ale jak uniknąć kumulacji innych produktów, jak skoordynować wszystkie osiem etapów cyklu?

W tym celu, jak się okazało, istnieją specjalne mechanizmy - rodzaj negatywnego sprzężenia zwrotnego. Gdy tylko stężenie danego produktu wzrośnie powyżej normy, blokuje to pracę enzymu odpowiedzialnego za jego syntezę. A w przypadku reakcji odwracalnych jest to jeszcze prostsze: gdy stężenie produktu zostanie przekroczone, reakcja po prostu zaczyna iść w przeciwnym kierunku.

I kilka drobnych uwag