Razumevanje Krebsovega cikla, faze, mehanizmi, funkcije in procesi

Kaj je cikel citronske kisline (Krebs)

Cikel prikazuje vrsto kemičnih reakcij, ki se pojavijo v vseh aerobnih organizmih (tj aerobika je, da uporabljajo kisik, da lahko ali lahko pospešijo svoj metabolizem, tako kot to počnemo mi naredi). Ta cikel je precej zapleten, obstaja veliko korakov, veliko reaktantov in veliko izdelkov, prav tako pa lahko cikel spreminjajo ali vplivajo različni dejavniki. Toda pomembna funkcija je, da lahko iz vira ogljika, ki je vir hrane za organizme, ustvari ATP, "energijsko molekulo".

Ta glukoza se običajno daje kot izhodna molekula, ki jo dobimo s hrano, rastline pa jo dobijo s fotosintezo. Ta glukoza se razgradi z glikolizo in dekarboksilacijo v acetil-CoA; ta korak ni del Krebsovega postopka.

Krebsov postopek nato izvede številne reakcije, ki proizvajajo ATP, NADH, ubikinol in ogljikov dioksid, čeprav ne vseh hkrati. Ta ogljikov dioksid se izloči, ATP se v telesu uporablja za energijo, pa tudi NADH in ubikinol ponovno uporabiti ali reagirati tudi v drugih presnovnih procesih, da nastanejo spojine, ki so drugačen.

Cikel citronske kisline ali tudi cikel trikarboksilne kisline ali znan tudi kot Krebsov cikel je druga stopnja aerobnega dihanja. Kot že ime pove, je ustanovitelj tega cikla Sir Hans Krebs (1937). V teh aerobnih pogojih glukoza, ki je bila ali je bila z glikolizo pretvorjena v piruvično kislino potem bo skozi kislinski krog popolnoma oksidiran v vodo in ogljikov dioksid citronska. Pred vstopom v ciklus citronske kisline moramo piruvično kislino (tj. 3 atome ogljika) oksidirati v acetil koencim A ali tudi acetil Co-A (2 ogljikova atoma). Ta reakcija se pojavi v mitohondrijih in jo katalizira encim piruvat dehidrogenaza.

---

Krebsove funkcije cikla

Kot presnovna pot ima Krebov cikel pomembno vlogo pri razpoložljivosti ATP, ki ga potrebujejo tkiva. Spodaj je prikazana funkcija Krebsovega cikla, vključno z naslednjim:

1. Kot zadnja pot za oksidacijo ogljikovih hidratov, beljakovin in lipidov, ki se presnovijo v acetil koencim-A.
2. Večino tega CO2 ustvari z oksidacijo glukoze;
3. Proizvaja številne reducirane koencime, ki poganjajo dihalno verigo, da tvorijo ATP (adenozin trifosfat)
4. Zagotavlja številne materiale za potrebe sinteze beljakovin in nukleinskih kislin;
5. Pretvori prevelike količine energije in snovi za uporabo pri sintezi maščobnih kislin pred tvorbo trigliceridov za shranjevanje maščob
6. Deluje kot neposreden ali posreden nadzor encimskega sistema prek komponent cikla.

Krebsov cikel kot del celičnega dihanja

Ta cikel je ena od faz celičnega dihalnega procesa kot celote. Izraz Krebsovega cikla izhaja iz imena njegovega odkritelja, sira Hansa Adolfa Krebsa, mešanega nemškega in angleškega biokemika.

Je tudi ORL kirurg, ki je takrat pobegnil pred nacisti, da bi poučeval biokemije na univerzi v Cambridgeu, kjer je odkril cikel v Ljubljani 1937.

Poleg tega mu je bil leta 1953 skupaj z nemškim in ameriškim biokemikom Fritzom Lipmannom končno podeljena Nobelova nagrada za odkritje zapletenega cikla.

Dogodek celičnega dihanja se začne s postopkom glikolize, in sicer z razgradnjo 1 molekule glukoze na 2 molekuli piruvične kisline, 2 ATP in 2 NADH.

Ta stopnja glikolize lahko še vedno poteka ali se lahko zgodi tudi brez kisika, tako da se ta postopek dihanja imenuje anaerobno dihanje.

Če pa glikoliza poteka v pogojih z nizkim kisikom ali brez njega, sploh obstaja, namesto da proizvaja piruvično kislino, človeško telo dejansko proizvaja kislino laktat.

In ta spojina je tisto, zaradi česar se mišice počutijo boleče vsakič, ko končamo z aktivnostmi ali aktivnostmi. Lahka vadba in kratki odmori so dobri za obnovo stanja.

---

Oksidativna dekarboksilacija

Oksidativna dekarboksilacija bo pretvorila piruvično kislino v acetil Co-A. Ta korak se zgodi v več reakcijah, ki jih katalizira encimski kompleks, imenovan piruvat dehidrogenaza.

Encim je v mitohondrijih v evkariontskih celicah, medtem ko ga pri prokariontih najdemo v citoplazmi.

Koraki te oksidativne dekarboksilacije vključujejo naslednje:

1. Karboksilna skupina (-COO) se bo ločila od piruvične kisline in postala CO2.
2. Preostala 2 ogljikova atoma piruvata v obliki CH2COO- nato preneseta presežek elektroni v molekuli NAD +, tako da bo nato nastal NADH, prav tako pa se bosta dva atoma spremenila in postala acetat.
3. Na koncu bo koencim-A (co-A) vezan na acetat, tako da bo tvoril ocetni koencim-A.
4. Rezultat oksidativne dekarboksilacije so molekule acetil Co-A, NADH in CO2.

1 molekula glukoze se nato v glikolizi pretvori v 2 molekuli piruvične kisline, kar pomeni, da bo postopek za 1 molekulo glukoze proizvedel 2 molekuli acetil Co-A, 2 NADH in tudi 2 CO2.

---

Krebsov ciklični procesni mehanizem

Krebsov cikel je druga stopnja po stopnji glikolize celičnega dihanja, cikel se pojavi v mitohondrijih, pri glikolizi pa v citoplazmi. Piruvična kislina, proizvedena v procesu glikolize, bo najprej vstopila v mitohondrije najprej s postopkom oksidativne dekarboksilacije, tako da lahko postopek krebovega cikla odvijati se.

V koraku oksidativnega dekarboksiliranja se bo ta piruvična kislina pretvorila v acetil koencim-A. Ta postopek pretvorbe posreduje encim piruvat dehidrogenaza, ki se nahaja v mitohondrijih evkariontskih celic.

Spodaj so navedeni koraki za pretvorbo piruvične kisline v acetil Co-A, ki je znan tudi kot oksidativna dekarboksilacija:

1. Sproščanje karboksilne skupine (-COO) iz piruvične kisline v CO2;
2. Preostala 2 ogljikova atoma (Ch3COO-) piruvata bosta presežek elektronov prenesla v NAD +, tako da bo nato nastal NADH in dve molekuli bosta postali acetat.
3. Poleg tega bo ta koencim-A (Co-A) vezan na acetat, ki je bil prej ali že tvorjen, tako da se nato tvori acetilen.
4. Koencim-A (acetil-Co-A). Acetil Co-A je surovina v Krebsovem ciklusu, ki poteka v mitohondrijih, da lahko tvori ATP, NADH, FADH2 in CO2.

---

Krebsove kolesarske etape

Obstaja 8 stopenj Krebsovega cikla, vključno z naslednjim:

Faza I: citratna sintaza

Hidroliza je postopek, ki poteka v tej fazi. Na tej stopnji hidrolize se molekula acetil Co-A kombinira z oksaloacetatom in tvori citronsko kislino, ki ji pomaga encim sintaza citronske kisline.

II. Stopnja: citratna izomeraza

V tej drugi fazi se citronska kislina, ki je nastala ali je bila tvorjena, s pomočjo encima akotinaze, ki vsebuje Fe2 +, pretvori v izocitrat.

III. Stopnja: izocitrat dehidrogenaza

Na tej stopnji poteka postopek dekarboksilacije ali tudi prva prenova. Izocitrat, ki je nastal v prejšnji fazi, se oksidira v oksalosukcinat, ki je vezan na encim, encim izocitrat dehidrogenazo. Na tej stopnji se izocitrat z encimom izocitrat dehidrogenazo pretvori v -ketoglutarat in mu pomaga NADH.

Faza IV: -Ketoglutarat dehidrogenazni kompleks

Na tej stopnji se s pomočjo encima -ketoglutarat dehidrogenaznega kompleksa zgodi postopek pretvorbe -ketoglutarata v sukcinil Co-A.

V stopnja: sukcinatna tikonaza

V tej 5. fazi pride do pretvorbe sukcinil Co-A v sukcinat. V tej fazi postopka pretvorbe ali pretvorbe ne pomagajo samo encimi, temveč zahteva tudi Mg2 + in BDP s Pi (fosfatom), ki tvori GTP. GTP je tisto, kar bo spet pretvorjeno, in sicer kot ATP.

VI. Stopnja: sukcinatna dehidrogenaza

Sukcinat, ki je bil ali je bil proizveden, bo nato s pomočjo encima sukcinat dehidrogenaze dehidrogeniran v fumarat.

VII. Stopnja: hidracija

Na tej stopnji poteka postopek hidracije, to je postopek dodajanja vodikovega atoma ogljikovi dvojni vezi (C = C), ki jo vsebuje fumarat, za proizvodnjo malata.

VIII. Stopnja: regeneracija oksaloacetata

Na tej stopnji pride do pretvorbe malata z encimom malat dehidrogenazo, da nastane oksaloacetat. Ta oksaloacetat ima vlogo pri zajemanju acetil-CoA, tako da lahko proces Krebsovega ciklusa ali pa se znova ponovi.

Da bi lahko zadostili potrebam po energiji, mora Krebsov cikel potekati dvakrat. To je posledica reakcije oksidacije v molekuli glukoze, ko proces Krebovega cikla proizvede samo 2 molekuli acetil Co-A.

Rezultati Krebsovega cikla

V procesu 1-kratnega Krebsovega cikla proizvede 12 ATP z izračunom

• 1 molekula GTP, ki bo neposredno proizvedena v ATP;
• 3 molekule NADH, ki bodo nato z elektronskim transportom oksidirane, da tvorijo 3 ATP na molekulo;
• 1 molekula FADH, ki bo nato oksidirana s pomočjo prenosa elektronov, bo proizvedla 2 ATP na molekulo;
• 1 molekula CO2, ki se nato sprosti.

Torej bo Krebov cikel dvakrat proizvedel energijo do 24 molekul ATP in 2 molekuli CO2.

Krebsov proces

Začenši z 1 molekulo acetil-CoA, ki reagira z 1 molekulo H2O, ki nato sprosti koencim-A skupino in nato donira preostala 2 atoma ogljika v v obliki acetilne skupine do oksaloocetne kisline, ki ima ali ima molekulo s 4 atomi ogljika in tako tvori citronsko kislino s 6 atomi. ogljik

Podlaga	Izdelka	Encim	Reakcija	Informacije
1.	Oksaloacetat + Acetil-CoA	citronska kislina + CoA-SH + H+	Citrat sintaza	Hidroliza	Potem ko encim citrat sintaza sprosti 1H ion+ to je iz molekule CH3 acetilna skupina občutljivega acetil-CoA, molekula CH2– Nato acetilna skupina reagira z oksaloocetno kislino in tvori tudi presnovek S-citril-CoA. Naslednja reakcija hidrolize je za skupino koencim-A, ki nato reakcijo potisne v tri vrste produktov.
2.	citronska kislina	cis-Asonat + H2O	Assonase	Dehidracija	Reakcija izomerizacije poteka v dveh stopnjah, encim asontaza bo nato sproščal vodno skupino iz citronske kisline in oblikoval presnovek. cis-asonatata, nato pa pride do ponovnega dodajanja molekul vode, in sicer s premikom lokacije hidroksilne skupine, ki bo nato proizvedla izomere citronske kisline.
3.	cis-Asonat + H2O	izocitrat	Hidracija
4.	izocitrat + NAD+	Oksalosukcinat + NADH + H +	Izokitrat dehidrogenaza	Oksidacija	skupaj z encimom izocitrat dehidrogenazo koencim NAD+ Ta bo nato karboksilno skupino pretvoril v karbonilno skupino in nato oblikoval vmesno spojino, imenovano oksalosukcinat. Vzbujanje s H. ioni+ To bo povzročilo, da oksalosukcinat sprosti skupino COO– nestabilne in nato tudi tvorijo spojine CO2.
5.	Oksalosukcinat	Ketoglutarat-α + CO2	Dekarboksilacija
6.	Ketoglutarat-α + NAD+ + CoA-SH	Sukcinil-CoA + NADH + H+ + CO2	Ketoglutarat-α dehidrogenaza	Dekarboksilacija	Kompleks ketoglutarat-alfa dehidrogenaze je podoben tudi kompleksu piruvat dehidrogenaze, v katerem se piruvična kislina kot encim pretvori v acetil-CoA. Skupaj s koencimom NAD+ To bo nato pospešilo oksidacijo, ki bo tvorila nov koencim, znan kot znan kot sukcinil-CoA, ki ima tioestrsko vez med koencim-A in skupino. sukcinil.
7.	Sukcinil-CoA + BDP + Pjaz + H2O	Sukcinat + CoA-SH + GTP	Sukcinil-CoA sintetaza	substratna fosforilacija	Spojina Pi bo nato nadomestila disakcijsko skupino CoA, nato pa jo bo namenila BDP in nato oblikovala GTP. Skupina Pi bo pri bakterijah in rastlinah podarjena ADP za proizvodnjo ATP.
8.	Sukcinat + FAD	Fumarat + FADH2	Sukcinatna dehidrogenaza	Oksidacija	Koencim FAD bo nato iz sukcinata privabil 2 vodikova atoma. Reakcija se ne pojavi v mitohondrijski matriki, temveč se pojavi na vmesniku med mitohondrijsko matrico in verigo prenosa elektronov znan kot sukcinat dehidrogenaza, ki prečka notranjo mitohondrijsko membrano, je ta encim pogosto imenovan tudi "kompleks II ".
9.	Fumarat + H2O	malat	Fumaraza	Hidracija	Reakcija dodajanja molekul vode fumaratu bo nato postala hidroksilna skupina za novo spojino.
10.	malat + NAD+	Oksaloacetat + NADH + H+	Malat dehidrogenaza	Oksidacija	Zadnja reakcija oksidacije bo spremenila hidroksilno skupino, nato bo postala karbonil in proizvedla prvo spojino citronskega cikla, in sicer oksaloocetno kislino.

Tako je razlaga razumevanja Krebsovega cikla, stopenj, mehanizmov, funkcij, procesov in rezultatov, upajmo, da je opisano lahko koristno za vas. Hvala vam