Krebs cyclus - de belangrijkste stadia en betekenis voor biologische systemen

Het grootste deel van de chemische energie van koolstof wordt onder aërobe omstandigheden vrijgegeven met zuurstofparticipatie. De Krebs-cyclus heet ook de cyclus van citroenzuur of cellulaire ademhaling. Veel wetenschappers hebben deelgenomen aan het ontcijferen van de individuele reacties van dit proces: A. Szent-Gyorgyi, A. Lenringer, H. Krebs, de naam van de cyclus, SE Severin en anderen.

Er is een nauwe correlatie tussen anaërobe en aërobe vertering van koolhydraten. Allereerst wordt het uitgedrukt in aanwezigheid van pyruvinezuur, dat de anaërobe vertering van koolhydraten beëindigt en celrespiratie begint (Krebs-cyclus). Beide fasen worden gekatalyseerd door dezelfde enzymen. De chemische energie wordt vrijgegeven tijdens fosforylering, het wordt gereserveerd in de vorm van macroergen van ATP. Bij chemische reacties nemen dezelfde coenzymen (NAD, NADP) en kationen deel. De verschillen zijn als volgt: als anaërobe vertering van koolhydraten hoofdzakelijk in het hyaloplasma is gelokaliseerd, vinden de reacties van cellulaire ademhaling hoofdzakelijk plaats in de mitochondria.

Onder bepaalde omstandigheden wordt antagonisme waargenomen tussen de twee fasen. Dus, in aanwezigheid van zuurstof, neemt de reactietempo van glycolyse daadwerkelijk af (Pasteur effect). De glycolyse producten kunnen het aërobe metabolisme van koolhydraten (het Crabtree effect) belemmeren.

De Krebs-cyclus heeft een aantal chemische reacties waardoor de koolhydratenvertering geoxideerd worden naar kooldioxide en water en de chemische energie wordt geaccumuleerd in de macroergische verbindingen. Tijdens cellulaire ademhaling wordt een "drager" - oxaloazijnzuur (SHCHO) gevormd. Vervolgens vindt condensatie plaats met de "drager" van het geactiveerde azijnzuur residu. Er is tricarbonzuur - citroen. In de loop van chemische reacties is er een "omzet" van de rest van azijnzuur in de cyclus. Achttien moleculen adenosine trifosfaat worden gevormd uit elk pyruvinezuurmolecuul . Aan het eind van de cyclus wordt een "drager" vrijgegeven die reageert met de nieuwe moleculen van het geactiveerde azijnzuurresidu.

Krebs cyclus: reacties

Als het eindproduct van anaërobe vertering van koolhydraten melkzuur is, wordt deze onder invloed van lactaatdehydrogenase geoxideerd naar pyruvinezuur. Een deel van de pyruvinezuurmoleculen gaat naar de synthese van de "drager" van de SHCH onder invloed van het pyruvaatcarboxylase-enzym en in aanwezigheid van Mg2 + -ionen. Een deel van de pyruvinezuurmoleculen is de bron van de vorming van "actief acetaat" - acetylcoenzym A (acetyl-CoA). De reactie wordt uitgevoerd onder invloed van pyruvaatdehydrogenase. Acetyl-CoA bevat een macroergische binding, waarin ongeveer 5-7% van de energie wordt geaccumuleerd. Het grootste deel van de chemische energie wordt gevormd als gevolg van de oxidatie van "actief acetaat".

Onder invloed van citraat synthetase begint de Krebs-cyclus zelf te functioneren, wat leidt tot de vorming van citraatzuur. Dit zuur onder invloed van aconitaat hydratase wordt gedehydrogeneerd en omgezet in cis-aconietzuur, dat na de toevoeging van het watermolecule in een isomonzuur wordt. Tussen de drie tricarbonzuren wordt een dynamisch evenwicht vastgesteld.

Het isolimonzuur wordt geoxydeerd naar oxalylbastaardzuur, dat is gedecarboxyleerd en omgezet in alfa-ketoglutaarzuur. De reactie wordt gekatalyseerd door het enzym isocitraat dehydrogenase. Alfa-ketoglutaarzuur wordt gedecarboxyleerd onder invloed van het enzym 2-oxo- (alfa-keto) -glutaraatdehydrogenase, wat resulteert in de vorming van succinyl CoA die een macroergische binding bevat.

In de volgende fase zendt succinyl-CoA onder de werking van het enzym succinyl-CoA synthetase een hoge-energie binding van GDF (guanosinediphosphaatzuur). GTP (guanosine trifosfaatzuur) onder invloed van het GTP-adenylaatkinaseenzym geeft de macroergische verbinding van AMP (adenosine monofosfaatzuur). Krebs cyclus: formules - GTP + AMP - GDF + ADP.

Succinezuur onder de werking van het enzym succinat dehydrogenase (SDG) wordt geoxideerd tot fumaarzuur. Het co-enzym van LDH is flavin adenine dinucleotide. Fumaraat wordt onder invloed van het enzymfumaraathydratase omgezet in malinezuur, dat op zijn beurt geoxideerd wordt om SHCHO te vormen. In aanwezigheid van acetyl-CoA in het reactiesysteem wordt de SCOQ opnieuw opgenomen in de tricarbonzuurcyclus.

Zo worden tot 38 ATP moleculen gevormd uit één glucose molecuul (twee door anaërobe glycolyse, zes door oxidatie van twee moleculen NADH + H +, die gevormd werden tijdens glycolytische oxidoreductie en 30 door CTC). De efficiëntiecoëfficiënt van de CTC is 0,5. De overblijvende energie wordt in de vorm van warmte gedispergeerd. De CTC oxidiseert 16-33% lactaatzuur, de rest van zijn massa gaat naar de resynthese van glycogeen.