цикъла Кребс

Цикълът на Кребс, наричан още цикъл на лимонена киселина или трикарбоксилна киселина, е жизненоважен клетъчен метаболитен процес. По време на този механизъм се появяват различни химични реакции, които са част от клетъчното дишане, чрез което се получава енергия.

В аеробните организми цикълът на Кребс е свързващият пръстен на метаболитните пътища, отговорни за разграждането и дезасимилирането на въглехидрати, мазнини и протеини във въглероден диоксид и вода. Резултатът е енергия, която може да се използва за производство на ATP и NADH.

Къде се появява цикълът на Кребс?

Цикълът на кребс може да бъде разположен на:

  • Цитоплазмата, за прокариотни клетки. По-конкретно в цитозол.
  • Във вътрешността на митохондриална матрица, за еукариотни клетки.

Какви процеси се случват в цикъла на Кребс?

За да изпълнява функцията си правилно, цикълът на Кребс трябва да е отговорен за генерирането на комбинация от химическа енергия между аденозин трифосфат (ATP), никотинамид аденин динуклеотид (NADH) и флавин аденин динуклеотид (FADH2), за да окисли пировиновата киселина.

Този процес на окислително метаболизиране на въглехидрати, липиди и протеини е разделен на три етапа, в които цикълът на Кребс се предлага като втори.

Първи етап

На този етап въглеродите на макромолекулите пораждат ацетил-КоА, включително катаболни аминокиселинни пътища, бета окисление на мастни киселини и гликолиза.

Втори етап - цикъл на Кребс

В митохондрията на клетката, в кристалите, които са вътре в нейните мембрани, се осъществяват най-важните ензими и необходими за производството на аденозин трифосфат (АТФ).

Първа стъпка

По време на процеса молекулата на пировиноградната киселина се разгражда от ензим. Това освобождава въглероден атом под формата на въглероден диоксид. Двата останали въглеродни атома се комбинират с коензим, наречен коензим А. Тази комбинация образува ацетил-КоА.

В процеса електроните и водородният йон се прехвърлят към никотинамид аденин динуклеотид (NAD), за да образуват високоенергиен никотинамид аденин динуклеотид (NADH).

Втора стъпка

Ацетил-КоА влиза в цикъла на Кребс, като се комбинира с четири-въглеродна киселина, наречена оксалооцетна киселина, тази комбинация образува шест-въглеродната киселина, наречена лимонена киселина. Той претърпява серия от катализирани от ензими конверсии, които включват до десет химически реакции.

Високоенергийните електрони се освобождават под формата на NAD. Който също придобива водороден йон и се превръща в NADH. Освен това FAD служи като електронен акцептор и придобива два водородни йона, за да се превърне в FADH2.

ИВ една от реакциите се отделя достатъчно енергия, за да се синтезира молекула АТФ. Тъй като за всяка молекула глюкоза има две молекули пировиноградна киселина, които влизат в системата, се образуват две молекули АТФ.

Забележително, По време на цикъла на Кребс се освобождават двата въглеродни атома на ацетил-КоА. Всяка от тях образува молекула въглероден диоксид, която, когато се комбинира с пировиноградна киселина в ацетил-КоА, ще се отдели като остатъчен газ.

Трета стъпка

В края на цикъла на Кребс, крайният продукт е оксалооцетна киселина. Това е идентично с оксалооцетната киселина от самото начало, но сега молекулата е готова да приеме друга молекула ацетил-КоА. Така ще започне поредният нов цикъл.

Цикълът на Кребс образува (от две молекули пировиноградна киселина) две молекули АТФ. В допълнение към десет молекули NADH и две молекули FADH2. NADH и FADH2 ще се използват в електронната транспортна система в клетъчното дишане.

Трети етап

На третия етап настъпва окислителното фосфорилиране на компонентите. По този начин получавате никотинамид аденин динуклеотид (NADH) и флавин аденин динуклеотид (FADH2). Последният се използва за редукция на аденозин трифосфат (АТФ).

Други функции на цикъла на Кребс

Цикълът на Кребс също осигурява прекурсори за определени биомолекули и аминокиселини. Поради тази причина се счита за амфиболичен път; тоест катаболен и анаболен едновременно.

Името на този метаболитен път е производно на лимонената киселина, тъй като по същия начин се консумира и след това се регенерира от последователността на реакциите за завършване на цикъла.

Значението на цикъла на Кребс

Както видяхме, цикълът на Кребс е път, който позволява получаване на енергия от различни субстрати. В зависимост от метаболитната гъвкавост на индивида, този процес може да бъде повече или по-малко ефективен, според изследване, публикувано в списание Endocrine Reviews. Тази концепция е ключова, когато говорим за енергийна ефективност и превенция на метаболитни заболявания.

За да се подобри метаболитната гъвкавост на индивида и заедно с това капацитетът на цикъла на Кребс да въвежда субстрати от различни макронутриенти, могат да бъдат приложени поредица от диетични стратегии.

Едно от тях е периодичното гладуване, ефективно за отслабване и за повишаване на ефективността на окисляването на мазнините. Това се посочва в изследване, публикувано в Американския вестник по физиология, ендокринология и метаболизъм, в което са изследвани ефектите от гладуването върху метаболизма на мишките.

Цикълът на Кребс е ключов елемент

Както видяхме, цикълът на Кребс представлява ключова част, когато говорим за енергиен метаболизъм. Той определя производството на енергия в аеробни условия и дефект във функционирането му може да изложи здравето на индивида в риск.