Независимо от того, изучали ли вы биологию в старшей школе или читаете о наращивании мышечной массы, вы, вероятно, слышали о цикле Кребса . Это один из метаболических этапов аэробного клеточного дыхания, происходящего в нашем организме. Также известный как цикл лимонной кислоты, это метаболический этап, который происходит в митохондриальном матриксе всех клеток животных.
В этой статье мы шаг за шагом объясним характеристики цикла Кребса и его общую важность.
Фазы клеточного дыхания
Прежде чем мы сможем объяснить, что такое цикл Кребса, мы должны вспомнить, как работает клеточное дыхание, поскольку оно имеет жизненно важное значение. Посмотрим, какие фазы клеточного дыхания. Это происходит в 3 основных этапа:
- Гликолиз: это процесс расщепления глюкозы на более мелкие части. Во время этого процесса образуется пируват или пировиноградная кислота, которая приводит к ацетил-КоА.
- Цикл Кребса: В цикле Кребса ацетил-КоА окисляется до CO2.
- Дыхательная цепь: Здесь большая часть энергии вырабатывается путем переноса электронов от водорода. Эта энергия возникает в результате устранения веществ, участвовавших во всех предыдущих этапах.
Что такое цикл Кребса
Как работает клеточное дыхание, которое входит в один из этапов этого цикла, давайте разберемся, о чем оно. Мы знаем, что это сложный цикл и он выполняет множество функций, которые способствуют клеточному метаболизму. Без этого цикла все клетки не могли бы выполнять жизненно важные для нашего тела функции. Конечная цель цикла Кребса - способствовать расщеплению конечных продуктов метаболизма углеводов, липидов и некоторых аминокислот.
Когда мы едим, следует помнить, что основными макронутриентами являются углеводы, белки и жиры. Белки, в свою очередь, состоят из аминокислот. Поэтому цикл Кребса играет решающую роль в процессе пищеварения. Все вещества, поступающие в организм с пищей, превращаются в ацетил-КоА, при этом выделяются CO2 и H2O, а также синтезируется АТФ.
Благодаря такому синтезу генерируется энергия, которую клетки должны использовать для выполнения своих функций. У нас есть различные промежуточные продукты на всех этапах цикла, которые они используют в качестве предшественников при синтезе аминокислот и других биомолекул. Благодаря этому циклу мы можем получать энергию из молекул органических продуктов питания. Эту энергию, которую мы получаем, мы можем передавать молекулам для использования в клеточной деятельности, и мы можем выполнять свои жизненно важные функции и выполнять все повседневные физические действия.
В цикле Кребса мы находим несколько химических реакций, которые по своей природе являются преимущественно окислительными. Все эти реакции требуют для своего протекания кислорода. В каждой химической реакции участвуют ферменты, расположенные в митохондриях клеток. Главная характеристика всех ферментов — их способность катализировать химические реакции. Когда мы говорим о катализе реакции, мы подразумеваем увеличение скорости превращения реагентов в продукты.
Шаги цикла Кребса
В ходе этого цикла происходит несколько химических реакций, требующих кислорода. Первая химическая реакция — окислительное декарбоксилирование пирувата. В этой реакции глюкоза, полученная в результате расщепления углеводов, превращается в две молекулы пировиноградной кислоты, или пирувата. Глюкоза расщепляется в процессе гликолиза и становится важным источником ацетил-КоА. Окислительное декарбоксилирование пирувата начинается с цикла лимонной кислоты. Эта химическая реакция включает в себя выделение углекислого газа и образование пирувата, который образуется из ацетильной группы, присоединенной к коферменту А. В этой реакции в качестве энергонесущей молекулы образуется НАДН.
После образования молекулы ацетил-КоА в митохондриальном матриксе начинается цикл Кребса. Цель этого процесса — инициировать клеточную окислительную цепь, окисляя все атомы углерода и превращая их в углекислый газ. Для протекания всех этих химических реакций необходимо постоянное присутствие кислорода. Именно поэтому мы подчеркнули важность клеточного дыхания перед описанием цикла Кребса.
Все начинается с фермента цитратсинтетазы, которая служит катализатором химической реакции, в которой действует перенос ацетильной группы на щавелевоуксусную кислоту, которая образует лимонную кислоту, и высвобождение кофермента А. Название этого цикла связано с образованием лимонная кислота и все химические реакции, которые здесь происходят.
На следующих этапах происходят другие реакции окисления и декарбоксилирования. В результате этих реакций образуется кетоглутаровая кислота. В ходе этого процесса выделяется углекислый газ и образуются НАДН и Н. Эта кетоглутаровая кислота подвергается реакции окислительного декарбоксилирования, катализируемой ферментным комплексом, включающим ацетил-КоА и НАД. Все эти реакции приведут к образованию янтарной кислоты, НАДН и молекулы ГТФ, которая впоследствии передаст свою энергию молекуле АДФ, образуя АТФ.
Заключительные этапы этого цикла сосредоточены исключительно на окислении янтарной кислоты с образованием фумаровой кислоты . Этот тип кислоты известен как фумарат. Его коферментом является АДФ. Также образуется ФАДН2, еще одна молекула, переносящая энергию. Наконец, фумаровая кислота окисляется с образованием яблочной кислоты, также известной как малат. Для завершения цикла Кребса яблочная кислота окисляется с постепенным образованием щавелевоуксусной кислоты. Таким образом, цикл перезапускается, и все упомянутые реакции повторяются с самого начала.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о цикле Кребса и его характеристиках.