Krebsi tsükli, etappide, mehhanismide, funktsioonide ja protsesside mõistmine

Mis on sidrunhappetsükkel (Krebs)

Tsükkel illustreerib rida keemilisi reaktsioone, mis toimuvad kõigis aeroobsetes organismides (s.t. aeroobika on see, et nad kasutavad hapnikku, et suuta või saaksid oma ainevahetust kiirendada, täpselt nagu meie teha). See tsükkel on üsna keeruline, seal on palju etappe, palju reagente ja palju tooteid ning ka tsüklit saab või saab muuta või mõjutada mitmesugustest teguritest. Kuid selle oluline ülesanne on osata luua ATP, "energia molekul" süsinikuallikast, mis on organismide toiduallikas.

Seda glükoosi antakse tavaliselt lähtemolekulina, mille saame toidust ja taimed saavad selle fotosünteesi teel. See glükoos lagundatakse nii glükolüüsi kui ka dekarboksüülimise teel atsetüül-CoA-ks; see samm ei kuulu Krebsi protsessi.

Seejärel viib Krebsi protsess läbi mitmeid reaktsioone, mis toodavad ATP, NADH, ubikinooli ja süsinikdioksiidi, kuigi mitte kõik korraga. See süsinikdioksiid eritub, ATP-d kasutatakse energia saamiseks kogu kehas, samuti NADH-d ja ubikinooli taaskasutada või reageerida ka muudes ainevahetusprotsessides ühendite saamiseks erinevad.

Sidrunhappetsükkel või ka trikarboksüülhappetsükkel või tuntud ka kui Krebsi tsükkel on aeroobse hingamise teine ​​etapp. Nagu nimigi ütleb, on selle tsükli rajajaks Sir Hans Krebs (1937). Nendes aeroobsetes tingimustes on glükoos, mis on glükolüüsi teel muundatud või muundatud püroviinhappeks siis oksüdeeritakse see happeringe kaudu täielikult veeks ja süsinikdioksiidiks sidrunine. Enne sidrunhappetsüklisse sisenemist tuleb püroviinhape (st 3 süsinikuaatomit) oksüdeerida atsetüülkoensüümiks A või ka atsetüülkoosüümiks (2 süsinikuaatomit). See reaktsioon toimub mitokondrites ja seda katalüüsib ensüüm püruvaadi dehüdrogenaas.

---

Krebsi tsükli funktsioonid

Metaboolse rajana on Krebi tsüklil oluline roll kudedele vajaliku ATP kättesaadavuses. Allpool on Krebsi tsükli funktsioon, sealhulgas järgmine:

1. Atsetüülkoensüüm-A-ks metaboliseeruvate süsivesikute, valkude ja lipiidide oksüdeerumise viimase rajana.
2. Tekitab suurema osa sellest CO2-st glükoosi oksüdeerimise teel;
3. Toodab mitmeid redutseeritud koensüüme, mis juhivad hingamisahelat ATP (adenosiinitrifosfaat) tootmiseks
4. Pakub mitmeid materjale valgusünteesi ja nukleiinhapete vajaduste jaoks;
5. Konverteerib enne rasvade ladustamiseks vajalike triglütseriidide moodustumist rasvhapete sünteesis kasutamiseks liiga palju energiat ja aineid
6. Toimides ensüümsüsteemi otsese või kaudse kontrollina tsükli komponentide kaudu.

Krebsi tsükkel rakuhingamise osana

See tsükkel on üks rakuhingamisprotsessi etappidest tervikuna. Krebsi tsükli mõiste pärineb selle avastaja, saksa ja inglise sega biokeemiku Sir Hans Adolf Krebsi nimest.

Ta on ka kõrva-nina-kurgu kirurg, kes tol ajal põgenes natside eest õpetama biokeemia Cambridge'i ülikoolis, kust ta selle tsükli avastas 1937.

Lisaks anti talle koos Saksa ja Ameerika biokeemiku Fritz Lipmanniga 1953. aastal lõpuks keeruka tsükli avastamise eest Nobeli preemia.

Rakuhingamine algab glükolüüsi protsessist, nimelt 1 glükoosimolekuli lagunemisest 2 püroviinhappe, 2 ATP ja 2 NADH molekuliks.

See glükolüüsi etapp võib jätkuda või võib toimuda isegi hapniku puudumisel, nii et seda hingamisprotsessi nimetatakse anaeroobseks hingamiseks.

Kui aga glükolüüs toimub vähese hapnikuga või ilma hapnikuta, eksisteerib üldse, püroviinhappe tootmise asemel toodab inimkeha tegelikult hapet laktaat.

Ja see ühend teeb lihased valusaks iga kord, kui me mõne tegevuse või tegevuse lõpetame. Niisiis, kerge treening ja lühikesed pausid on seisundi taastamiseks head.

---

Oksüdatiivne dekarboksüülimine

Oksüdatiivne dekarboksüülimine muudab püroviinhappe atsetüül Co-A-ks. See etapp toimub mitmes reaktsioonis, mida katalüüsib ensüümikompleks, mida nimetatakse püruvaadi dehüdrogenaasiks.

Ensüüm on eukarüootsetes rakkudes mitokondrites, prokarüootide puhul aga tsütoplasmas.

Selle oksüdatiivse dekarboksüülimise etapid hõlmavad järgmist:

1. Karboksüülrühm (-COO) eraldatakse püroviinhappest ja muutub CO2-ks.
2. Püruvaadi ülejäänud 2 süsinikuaatomit CH2COO- kujul kannavad seejärel ülejäägi elektronid NAD + molekulis, nii et seejärel moodustub NADH ja ka 2 aatomit muutuvad atsetaat.
3. Lõpuks seondub koensüüm-A (ko-A) atsetaadiga, nii et sellest moodustub äädikkoensüüm-A.
4. Oksüdatiivse dekarboksüülimise tulemusena saadakse atsetüül-CoA, NADH ja CO2 molekulid.

1 glükoosimolekul muundatakse seejärel glükolüüsil kaheks püroviinhappe molekuliks, mis tähendab, et ühe glükoosimolekuli protsessis saadakse 2 atsetüül Co-A, 2 NADH ja ka 2 molekuli CO2.

---

Krebsi tsükliprotsessi mehhanism

Krebsi tsükkel on teine ​​etapp pärast rakuhingamise glükolüüsietappi, tsükkel toimub mitokondrites, glükolüüsi korral aga tsütoplasmas. Glükolüüsiprotsessis tekkiv püroviinhape satub kõigepealt mitokondritesse kõigepealt oksüdatiivse dekarboksüülimisprotsessi abil, nii et kreebitsükli protsess saaks aset leidma.

Oksüdatiivse dekarboksüülimise etapis muundatakse see püroviinhape atsetüülkoensüüm-A-ks. Seda muundamisprotsessi vahendab ensüüm püruvaadi dehüdrogenaas, mida leidub eukarüootsete rakkude mitokondrites.

Allpool on toodud sammud püroviinhappe muundamiseks atsetüül Co-A-ks, mida tuntakse ka kui oksüdatiivset dekarboksüülimist:

1. Karboksüülrühma (-COO) vabanemine püroviinhappest CO2-ks;
2. Püruvaadi ülejäänud 2 süsinikuaatomit (Ch3COO-) viivad liigsed elektronid NAD + -ni, nii et seejärel moodustub NADH ja 2 molekuli muutuvad atsetaadiks.
3. Lisaks seondub see koensüüm A (Co-A) atsetaadiga, mis on või on varem moodustatud, nii et seejärel tekib atsetüleen.
4. Koensüüm-A (atsetüül-Co-A). Atsetüül Co-A on tooraine mitokondrites toimuvas Krebsi tsüklis, et oleks võimalik toota ATP, NADH, FADH2 ja CO2.

---

Krebsi jalgrattaetapid

Krebsi tsüklil on 8 etappi, sealhulgas järgmised:

I etapp: tsitraadisüntaas

Hüdrolüüs on protsess, mis toimub selles etapis. Selles hüdrolüüsi etapis ühendub atsetüül Co-A molekul koos oksaloatsetaadiga, moodustades sidrunhappe, mida aitab ensüümi sidrunhappe süntaas.

II etapp: tsitraat-isomeraas

Selles teises etapis muundatakse või on tekkinud sidrunhape Fe2 + sisaldava akotinaasi ensüümi abil isotsitraadiks.

III etapp: isotsitraatdehüdrogenaas

Selles etapis toimub dekarboksüülimisprotsess või ka esimene kapitaalremont. Eelmises etapis moodustunud isotsitraat oksüdeeritakse oksalosuktsinaadiks, mis on seotud ensüümi, ensüümi isotsitraatdehüdrogenaasiga. Selles etapis muundatakse isotsitraat ensüümi isotsitraatdehüdrogenaasi poolt -ketoglutaraadiks ja teda abistab NADH.

IV etapp: -ketoglutaraatdehüdrogenaasi kompleks

Selles etapis toimub ensüümi -ketoglutaraadi dehüdrogenaasi kompleks -ketoglutaraadi muundamine suktsinüül Co-A-ks.

V etapp: suktsinaat Thikonase

Selles 5. etapis toimub suktsinüül Co-A muundamine suktsinaadiks. Selles etapis ei aita muundamisprotsessi ega muundamist mitte ainult ensüümid, vaid see nõuab ka Mg2 + ja SK koos Pi (fosfaadiga), mis moodustavad GTP. GTP teisendatakse uuesti, nimelt ATP-na.

VI etapp: suktsinaatdehüdrogenaas

Valmistatud või toodetud suktsinaat dehüdrogeenitakse ensüümi suktsinaatdehüdrogenaasi abil fumaraadiks.

VII etapp: hüdratsioon

Selles etapis toimub hüdratsiooniprotsess, mis on vesinikuaatomi lisamine fumaraadis sisalduvale süsiniku kaksiksidemele (C = C) malaadi saamiseks.

VIII etapp: Oksaloatsetaadi regenereerimine

Selles etapis toimub malaadi muundamine ensüümi malaatdehüdrogenaasi poolt oksaloatsetaadi moodustamiseks. Oksaloatsetaadil on atsetüül-CoA sidumisel oma roll, nii et Krebsi tsükliprotsess saab või võib uuesti aset leida.

Energiavajaduste rahuldamiseks peab Krebsi tsükkel toimuma 2 korda. Selle põhjuseks on oksüdeerumisreaktsioon glükoosimolekulis, kui Krebi tsükliprotsess toodab ainult 2 atsetüül Co-A molekuli.

Krebsi tsükli tulemused

1-kordse Krebsi tsükli käigus toodab see 12 ATP-d arvutusega

• 1 GTP molekul, mis toodetakse otse ATP-ks;
• 3 NADH molekuli, mis seejärel oksüdeeritakse elektrontranspordi kaudu, saades molekuli kohta 3 ATP;
• 1 FADH molekul, mis seejärel oksüdeeritakse elektrontranspordi abil, toodab molekuli kohta 2 ATP;
• 1 molekul CO2, mis seejärel vabaneb.

Seega toodab Krebi tsükkel 2 korda energiat kuni 24 ATP ja 2 molekuli CO2.

Krebsi protsess

Alustades ühest atsetüül-CoA molekulist, mis reageerib 1 H2O molekuliga, vabastades seejärel koensüüm-A rühma ja annetades seejärel ülejäänud 2 süsinikuaatomit atsetüülrühma kujul oksaloäädikhappeks, millel on või millel on 4 süsinikuaatomiga molekul, tootes seega 6 aatomiga sidrunhapet. süsinik

Aluspind	Toode	Ensüüm	Reaktsioon	Teave
1.	Oksaloatsetaat + Atsetüül-CoA	sidrunhape + CoA-SH + H+	Tsitraadi süntaas	Hüdrolüüs	Pärast tsitraat-süntaasi ensüümi vabanemist 1 H ioon+ see tähendab CH molekulist3 atsetüül-Co atsetüülrühm, CH molekul2– Seejärel reageerib atsetüülrühm oksaloäädikhappega ja moodustab ka metaboliidi S-tsitrüül-CoA. Järgmine hüdrolüüsireaktsioon on koensüüm-A rühmal, mis seejärel surub reaktsiooni, et saada 3 tüüpi tooteid.
2.	sidrunhape	cis-Asonat + H2O	Assonase	Dehüdratsioon	Isomerisatsioonireaktsioon toimub kahes etapis, seejärel vabastab asontaasi ensüüm veegrupi sidrunhappest ja moodustab metaboliidi. cis-asonataat, pärast seda toimub veemolekulide uuesti lisamine, nimelt hüdroksüülrühma asukoha muutmine ja seejärel sidrunhappe isomeeride tootmine
3.	cis-Asonat + H2O	isotsitraat	Niisutamine
4.	isotsitraat + NAD+	Oksalosuktsinaat + NADH + H +	Isotsitraatdehüdrogenaas	Oksüdeerumine	koos ensüümiga isotsitraatdehüdrogenaas, koensüüm NAD+ See muudab karboksüülrühma karbonüülrühmaks ja moodustab seejärel vaheühendi, mida nimetatakse oksalosuktsinaadiks. Erutus H. ioonide poolt+ See põhjustab oksalosuktsinaadi COO-rühma vabanemist– ebastabiilsed ja moodustavad seejärel ka CO ühendeid2.
5.	Oksalosuktsinaat	Ketoglutaraat-a + CO2	Dekarboksüülimine
6.	Ketoglutaraat-a + NAD+ + CoA-SH	Suktsinüül-CoA + NADH + H+ + CO2	Ketoglutaraat-α dehüdrogenaas	Dekarboksüülimine	Ketoglutaraat-alfa-dehüdrogenaasi kompleks sarnaneb ka püruvaadi dehüdrogenaasi kompleksiga, kus püroviinhape muundatakse ensüümina atsetüül-CoA-ks. Koos koensüümiga NAD+ See kiirendab oksüdeerumist, mis moodustab uue koensüümi, mida nimetatakse tuntud kui suktsinüül-CoA, millel on tioesterside koensüüm-A ja rühma vahel suktsinüül.
7.	Suktsinüül-CoA + SKP + Pi + H2O	Suktsinaat + CoA-SH + GTP	Suktsinüül-CoA süntetaas	substraadi fosforüülimine	Seejärel asendab Pi ühend CoA disuktsinaadi rühma, misjärel see annetatakse SKT-le, et moodustada seejärel GTP. Bakterites ja taimedes annetatakse Pi rühm ADP-le ATP tootmiseks.
8.	Suktsinaat + FAD	Fumaraat + FADH2	Suktsinaatdehüdrogenaas	Oksüdeerumine	Seejärel meelitab FAD koensüüm suktsinaadist 2 vesiniku aatomit. Reaktsioon ei toimu mitokondriaalses maatriksis, vaid toimub mitokondriaalse maatriksi ja elektrontranspordi ahela vahelises liideses tuntud kui suktsinaatdehüdrogenaas, mis läbib mitokondrite sisemist membraani, nimetatakse seda ensüümi sageli ka II ".
9.	Fumaraat + H2O	malaat	Fumarase	Niisutamine	Veemolekulide fumaraadile lisamise reaktsioonist saab seejärel uue ühendi hüdroksüülrühm.
10.	malaat + NAD+	Oksaloatsetaat + NADH + H+	Malaatdehüdrogenaas	Oksüdeerumine	Viimase oksüdatsioonireaktsiooni käigus muudetakse hüdroksüülrühm karbonüüliks ja saadakse esimene sidrunitsükli ühend, nimelt oksaloäädikhape.

Seega võib Krebsi tsükli, etappide, mehhanismide, funktsioonide, protsesside ja tulemuste mõistmise selgitus loodetavasti teile kasulik olla. aitäh