クレブス回路、ステージ、メカニズム、機能、プロセスを理解する

クエン酸回路（クレブス）とは

このサイクルは、すべての好気性生物で発生する一連の化学反応を示しています（つまり、 エアロビクスは、私たちと同じように、酸素を使って代謝を速めることができるということです。 行う）。 このサイクルは非常に複雑で、多くのステップ、多くの反応物、および多くの生成物があります。また、サイクルはさまざまな要因によって変更または影響を受ける可能性があります。 しかし、その重要な機能は、生物の食物源である炭素源から「エネルギー分子」であるATPを作り出すことができることです。

このブドウ糖は通常、私たちが食物から得る出発分子として与えられ、植物はそれを光合成によって得ます。 このグルコースは解糖とアセチルCoAへの脱炭酸によって分解されます。 このステップはクレブスプロセスの一部ではありません。

次に、クレブスプロセスは、ATP、NADH、ユビキノール、および二酸化炭素を生成するいくつかの反応を実行しますが、一度にすべてではありません。 この二酸化炭素は排泄され、ATPは体全体でエネルギーとして使用され、NADHやユビキノールも使用されます。 再利用されるか、他の代謝プロセスで反応して、 違います。

クエン酸回路またはトリカルボン酸回路、あるいはクレブス回路としても知られているのは、好気性呼吸の第2段階です。 名前が示すように、このサイクルの創設者はハンス・クレブス卿（1937）です。 これらの好気性条件下で、解糖によってピルビン酸に変換された、または変換されたグルコース その後、酸回路を介して水と二酸化炭素に完全に酸化されます クエン酸。 クエン酸回路に入る前に、ピルビン酸（すなわち3つの炭素原子）を酸化してアセチル補酵素AまたはアセチルCo-A（2つの炭素原子）にする必要があります。 この反応はミトコンドリアで起こり、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ酵素によって触媒されます。

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クレブス回路機能

代謝経路として、クレブス回路は組織が必要とするATPの利用可能性に重要な役割を果たしています。 以下は、以下を含むクレブス回路の機能です。

1. 炭水化物、タンパク質、脂質を酸化してアセチル補酵素Aに代謝するための最終経路として。
2. グルコースを酸化することにより、そのCO2のほとんどを生成します。
3. 呼吸鎖を駆動してATP（アデノシン三リン酸）を生成する多くの還元型補酵素を生成します
4. タンパク質合成と核酸のニーズに対応する多くの資料を提供します。
5. 脂肪貯蔵用のトリグリセリドを形成する前に、脂肪酸の合成に使用するために過剰な量のエネルギーと物質を変換します
6. サイクルの構成要素を介して酵素システムの直接的または間接的な制御として機能します。

細胞呼吸の一部としてのクレブス回路

このサイクルは、全体として細胞呼吸プロセスの段階の1つです。 クレブス回路の用語は、その発見者である、ドイツ語と英語の混合生化学者であるハンス・アドルフ・クレブス卿の名前に由来しています。

彼はまた、当時ナチスから逃げて教えた耳鼻咽喉科の外科医でもあります ケンブリッジ大学での生化学、そこで彼はサイクルを発見しました 1937.

さらに、1953年には、ドイツとアメリカの生化学者であるフリッツリップマンとともに、複雑なサイクルの発見により、ついにノーベル賞を受賞しました。

細胞呼吸のイベントは、解糖のプロセス、つまり、1つのグルコース分子が2つのピルビン酸分子、2つのATP、および2つのNADHに分解されることから始まります。

解糖のこの段階は、酸素がない場合でも発生する可能性があり、発生する可能性があるため、この呼吸プロセスは嫌気性呼吸と呼ばれます。

ただし、解糖が低酸素または無酸素の条件で行われる場合、 ピルビン酸を生成する代わりに、人体は実際に酸を生成します 乳酸塩。

そして、この化合物は、私たちが活動や活動を終えるたびに筋肉が痛むのを感じさせるものです。 したがって、軽い運動と短い休憩は、状態を回復するのに適しています。

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酸化的脱炭酸

酸化的脱炭酸はピルビン酸をアセチルCo-Aに変換します。 このステップは、ピルビン酸デヒドロゲナーゼと呼ばれる酵素複合体によって触媒されるいくつかの反応で発生します。

酵素は真核細胞のミトコンドリアにありますが、原核生物の場合は細胞質にあります。

この酸化的脱炭酸のステップには、以下が含まれます。

1. カルボン酸基（-COO）はピルビン酸から分離され、CO2になります。
2. CH2COO-の形のピルビン酸の残りの2つの炭素原子は、過剰なものを移動します NAD +分子内の電子により、NADHが形成され、2つの原子が変化して次のようになります。 アセテート。
3. 最終的に、補酵素A（co-A）は酢酸塩に結合し、酢酸補酵素Aを形成します。
4. 酸化的脱炭酸の結果は、アセチルCo-A、NADH、およびCO2分子です。

次に、解糖系で1つのグルコース分子が2つのピルビン酸分子に変換されます。 つまり、1つのグルコース分子のプロセスで2つのアセチルCo-A、2つのNADH、さらに2つの分子が生成されます。 CO2。

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クレブス回路のプロセスメカニズム

クレブス回路は、細胞呼吸の解糖段階に続く2番目の段階であり、この回路はミトコンドリアで発生しますが、解糖の場合は細胞質で発生します。 解糖プロセスで生成されたピルビン酸は、最初にミトコンドリアに入ります クレブ回路プロセスができるように、最初に酸化的脱炭酸プロセスによって 行われます。

酸化的脱炭酸のステップでは、このピルビン酸はアセチル補酵素-Aに変換されます。 この変換プロセスは、真核細胞のミトコンドリアに見られる酵素ピルビン酸デヒドロゲナーゼによって媒介されます。

以下は、ピルビン酸を酸化的脱炭酸としても知られているアセチルCo-Aに変換するためのステップです。

1. ピルビン酸からCO2へのカルボン酸基（-COO）の放出。
2. ピルビン酸の残りの2つの炭素原子（Ch3COO-）は、過剰な電子をNAD +に転送するため、NADHが形成され、2つの分子が酢酸塩になります。
3. さらに、この補酵素A（Co-A）は、アセチレンが生成されるように、以前に形成された、または以前に形成されたアセテートに結合します。
4. コエンザイム-A（アセチルCo-A）。 アセチルCo-Aは、ミトコンドリアで発生するクレブス回路の原料であり、ATP、NADH、FADH2、およびCO2を生成することができます。

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クレブス回路の段階

クレブス回路には、次の8つの段階があります。

ステージI：クエン酸シンターゼ

加水分解は、この段階で行われるプロセスです。 加水分解のこの段階で、アセチルCo-A分子はオキサロ酢酸と結合して、酵素クエン酸シンターゼの存在によって支援されるクエン酸を形成します。

ステージII：クエン酸イソメラーゼ

この第2段階では、形成された、または形成されたクエン酸が、Fe2 +を含むアコチナーゼ酵素の助けを借りてイソクエン酸に変換されます。

ステージIII：イソクエン酸デヒドロゲナーゼ

この段階で、脱炭酸プロセスが行われるか、最初のオーバーホールが行われます。 前の段階で形成されたイソクエン酸は、酵素であるイソクエン酸デヒドロゲナーゼに結合するオキサロコハク酸に酸化されます。 この段階で、イソクエン酸は酵素イソクエン酸デヒドロゲナーゼによってα-ケトグルタル酸に変換され、NADHによって支援されます。

IV期：-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体

この段階で、α-ケトグルタル酸をスクシニルCo-Aに変換するプロセスは、酵素-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ複合体によって起こります。

ステージV：コハク酸チコナーゼ

この第5段階では、スクシニルCo-Aのコハク酸塩への変換が行われます。 この段階では、変換プロセスまたは変換は酵素によって支援されるだけでなく、GTPを形成するPi（リン酸）を含むMg2 +およびGDPも必要とします。 GTPは、ATPとして再び変換されるものです。

ステージVI：コハク酸デヒドロゲナーゼ

次に、生成された、または生成されたコハク酸は、酵素コハク酸デヒドロゲナーゼの助けを借りて、フマル酸に脱水素化されます。

ステージVII：水分補給

この段階で、水和プロセスが発生します。これは、フマル酸塩に含まれる炭素二重結合（C = C）に水素原子を追加してリンゴ酸塩を生成するプロセスです。

ステージVIII：オキサロ酢酸の再生

この段階で、リンゴ酸変換は酵素リンゴ酸デヒドロゲナーゼによって起こり、オキサロ酢酸を形成します。 オキサロ酢酸は、アセチルCoAを捕捉する役割を果たしているため、クレブス回路プロセスを再度実行できます。

エネルギー需要を満たすことができるようにするには、クレブス回路を2回実行する必要があります。 これは、クレブ回路プロセスでアセチルCo-Aが2分子しか生成されない場合のグルコース分子の酸化反応によるものです。

クレブス回路の結果

1回のクレブス回路の過程で、12のATPを生成します。

• ATPに直接生成される1つのGTP分子。
• 3分子のNADHは、電子伝達を介して酸化され、1分子あたり3つのATPを生成します。
• 次に電子伝達によって酸化される1分子のFADHは、1分子あたり2つのATPを生成します。
• 1分子のCO2が放出されます。

したがって、クレブス回路の2倍のエネルギーは、24ATPと2分子のCO2を生成します。

クレブスプロセス

1分子のH2Oと反応する1分子のアセチルCoAから始まり、補酵素A基を放出し、残りの2つの炭素原子を オキサロ酢酸のアセチル基の形で、4個の炭素原子を持つ分子を持っているか持っているので、6個の原子を持つクエン酸を生成します。 炭素

基板	製品	酵素	反応	情報
1.	オキサロ酢酸 +アセチルCoA	クエン酸 + CoA-SH + H+	クエン酸シンターゼ	加水分解	クエン酸シンターゼ酵素が1水素イオンを放出した後+ つまり、CH分子から3 感知されたアセチルCoAのアセチル基、CH分子2– 次に、アセチル基はオキサロ酢酸と反応し、代謝物S-シトリル-CoAも形成します。 次の加水分解反応は補酵素A基に対するもので、これが反応を促進して3種類の生成物を生成します。
2.	クエン酸	cis-Asonat + H2O	アソナーゼ	脱水	異性化反応は2段階で起こり、アソンターゼ酵素はクエン酸から水基を放出し、代謝物を形成します。 cis-Asonatate、その後、水分子の再付加があります。つまり、ヒドロキシル基の位置をシフトしてから、クエン酸異性体を生成します。
3.	cis-Asonat + H2O	イソクエン酸塩	水分補給
4.	イソクエン酸塩 + NAD+	オキサロコハク酸塩 + NADH + H +	イソクエン酸デヒドロゲナーゼ	酸化	酵素イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、補酵素NADと一緒に+ これにより、カルボキシル基がカルボニル基に変換され、オキサロコハク酸と呼ばれる中間化合物が形成されます。 H.イオンによる励起+ これにより、オキサロコハク酸がCOOグループを放出します。– 不安定で、CO化合物を形成します2.
5.	オキサロコハク酸塩	ケトグルタル酸-α + CO2	脱炭酸
6.	ケトグルタル酸-α + NAD+ + CoA-SH	スクシニルCoA + NADH + H+ + CO2	ケトグルタル酸-αデヒドロゲナーゼ	脱炭酸	ケトグルタル酸-α-デヒドロゲナーゼ複合体は、ピルビン酸が酵素としてアセチル-CoAに変換されるピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体にも似ています。 補酵素NADと一緒に+ これにより酸化が加速され、次のような新しい補酵素が形成されます。 スクシニルCoAとして知られ、補酵素Aと。グループの間にチオエステル結合があります。 スクシニル。
7.	スクシニルCoA + GDP + P私 + H2O	コハク酸塩 + CoA-SH + GTP	サクシニルCoAシンテターゼ	基質リン酸化	その後、Pi化合物がCoAジコハク酸基に置き換わり、その後GDPに寄付されてGTPを形成します。 バクテリアや植物では、PiグループがATPを生成するためにADPに寄付されます。
8.	コハク酸塩 +流行	フマル酸塩 + FADH2	コハク酸デヒドロゲナーゼ	酸化	次に、FAD補酵素はコハク酸から2つの水素原子を引き付けます。 反応はミトコンドリアマトリックスでは発生しませんが、代わりにミトコンドリアマトリックスと電子伝達系の間の界面で発生します ミトコンドリア内膜を通過するコハク酸デヒドロゲナーゼとして知られるこの酵素は、「 II」。
9.	フマル酸塩 + H2O	リンゴ酸塩	フマラーゼ	水分補給	フマル酸塩に水分子を加える反応は、新しい化合物のヒドロキシル基になります。
10.	リンゴ酸塩 + NAD+	オキサロ酢酸 + NADH + H+	リンゴ酸デヒドロゲナーゼ	酸化	最後の酸化反応は、ヒドロキシル基をカルボニルに変換し、クエン酸回路の最初の化合物、すなわちオキサロ酢酸を生成します。

したがって、クレブス回路、段階、メカニズム、機能、プロセス、および結果の理解の説明、うまくいけば、説明されていることがあなたに役立つことができます。 ありがとうございました