Цикл Кребса - ми ВСЕ пояснюємо!
Цикл Кребса - важливий розділ курсу студента науки або медицини (темпи, медичні науки тощо) - фундаментальний процес біохімії. Його визначення узагальнено як складний ряд біохімічних реакцій, що виробляють, серед іншого, аденозинтрифосфат (АТФ), енергетично багату сполуку.
Цикл відбувається в присутності кисню (O2) у вільній двоатомній формі. Цей аеробний катаболізм відбувається в клітині живих організмів, а точніше в матриксі мітохондрій для так званих еукаріотичних клітин (з ядром) і в цитоплазмі для прокаріотів (бактерій).
Це другий крок в аеробному диханні після гліколізу і перед дихальним ланцюгом (електронно-транспортний ланцюг). Але більша частина енергії, що виробляється клітинним диханням, надходить із циклу Кребса, роль гліколізу - синтез пірувату, попередника метаболіту циклу.
Біохімік Ганс Кребс і цикл Кребса
Цикл Кребсів був відкритий в 1937 році Гансом Кребсом, німецьким лікарем, який народився в 1900 році. Єврейського походження, він виїхав у вигнання в Англію під час Другої світової війни. Ганс Кребс проводив свої дослідження в Кембриджі, Шеффілді та Оксфорді. Його робота зосереджена в основному на метаболізмі клітин.
Нобелівська премія з медицини була присуджена йому в 1953 році за всі його відкриття. У 2015 році, через 34 роки після його зникнення, і відповідно до побажань його родини, медаль Нобелівської премії була продана на аукціоні за 384 000 євро. Кошти, отримані від цього продажу, були передані організації "Trust Sir Hans Krebs Trust", яка підтримує молодих вчених-медиків.
Суттєва роль у метаболізмі клітини
Цикл Кребса також називають циклом Сент-Дьєрджі та Кребса, цитратом цикла, циклом лимонної кислоти, циклом трикарбонової кислоти або трикарбоновим циклом. Він бере участь в метаболізмі вуглеводів, ліпідів і білків.
Цей метаболічний шлях виробляє енергетичні субстрати, які забезпечують більшу частину енергетичних потреб клітини. Дійсно, серія біохімічних реакцій, що утворюють його, виробляє проміжні сполуки енергії, що дозволяють виробляти АТФ (аденозинтрифосфат) у дихальному ланцюзі, який слідує за циклом Кребса.
Виявлений в 1929 році, АТФ зберігає та транспортує енергію в клітині. Ця молекула має дуже багаті фосфорні зв’язки, які генерують енергію під час їх гідролізу. Ця енергія необхідна для синтезу білків з амінокислот і для реплікації дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Тому цикл Кребса відіграє важливу роль у клітині.
Послідовність біохімічних реакцій
Цикл Кребса заснований на модифікації молекули цитрату за допомогою ферментів та кофакторів. Він має вісім ферментативних реакцій, які можна розбити на прості реакції. Таким чином, цикл генерує вісім різних молекул, включаючи новий цитрат в кінці циклу. Для того, щоб він спочатку виробляв цитрат, ізоцитрат, альфа-кетоглутарат, сукциніл КоА, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат та регенерований цитрат при надходженні. Оскільки цитрат реформується, це справді цикл. Повна екскурсія циклом Кребса забезпечує клітину 11 АТФ + 1 ГТФ, загалом 12 АТФ.
Спрощена схема циклу Кребса
Діаграма нижче коротко вказує послідовність різних стадій, що відбуваються під час циклу Кребса в мітохондріях.
Цикл Кребса: спрощена діаграма різних реакцій
Проміжні ферментативні реакції циклу Кребса такі:
- Синтез цитрату з оксалоацетату та ацетил-КоА
- Ізомеризація цитрату, що дозволяє отримати ізоцитрат
- Декарбоксилювання та дегідрування ізоцитрату з отриманням альфа-кетоглутарата
- Декарбоксилювання та дегідрування альфа-кетоглутарата. Отримуємо сукцинілCOA.
- Утворення фосфатного зв’язку, що дає сукцинат
- Дегідрування сукцинату, який дає фумарат
- Гідратація фумарату, що дає малат
- Дегідрування малату та регенерація оксалоацетату. Оксалоацетат, що утворюється таким чином, дозволяє відновити цитрат, присутній на початку циклу Кребса.
Дивіться докладну діаграму циклу Кребса, щоб дізнатись більше про різні реакції та ферменти, що беруть участь у кожному катаболізмі.