здоров

Цикл Кребса, який також називають циклом лимонної кислоти або трикарбонової кислоти, є життєво важливим клітинним метаболічним процесом. Під час цього механізму з’являються різні хімічні реакції, які є частиною клітинного дихання, завдяки якому отримується енергія.

В аеробних організмах цикл Кребса є сполучним кільцем метаболічних шляхів, відповідальних за розщеплення та знезасилення вуглеводів, жирів та білків у вуглекислий газ та воду. Результатом є енергія, яку можна використовувати для отримання АТФ і НАДН.

Де відбувається цикл Кребса?

Цикл Кребсів може бути розташований за адресою:

  • Цитоплазма для прокаріотичних клітин. Зокрема в цитозоль.
  • Всередині мітохондріальна матриця, для еукаріотичних клітин.

Які процеси відбуваються в циклі Кребса?

Для того, щоб правильно виконувати свою функцію, цикл Кребса повинен бути відповідальним за генерування комбінації хімічної енергії між аденозинтрифосфатом (АТФ), нікотинамідом адениндинуклеотидом (NADH) та флавін аденіндинуклеотидом (FADH2) для окислення піровиноградної кислоти.

Цей процес окислювальної метаболізації вуглеводів, ліпідів та білків ділиться на три стадії, на яких цикл Кребса пропонується як друга.

Перший етап

На цій стадії вуглеці макромолекул дають початок ацетил-КоА, включаючи катаболічні амінокислотні шляхи, бета-окислення жирних кислот та гліколіз.

Другий етап - цикл Кребса

У мітохондріях клітини, всередині крист, що знаходяться всередині її мембран, відбуваються найважливіші ферменти і необхідний для виробництва аденозинтрифосфату (АТФ).

Перший крок

Під час процесу молекула піровиноградної кислоти розщеплюється ферментом. При цьому виділяється атом вуглецю у вигляді вуглекислого газу. Два залишені атоми вуглецю поєднуються з коферментом, який називається коферментом А. Ця комбінація утворює ацетил-КоА.

У процесі електрони та іони водню переносяться в нікотинамід адениндинуклеотид (НАД), утворюючи високоенергетичний нікотинамід аденін динуклеотид (НАДН).

Другий крок

Ацетил-КоА вступає в цикл Кребса, поєднуючись із чотиривуглецевою кислотою, яка називається оксалооцтовою кислотою, ця комбінація утворює шестивуглецеву кислоту, що називається лимонна кислота. Він зазнає низку ферментативно-каталізованих перетворень, що включають до десяти хімічних реакцій.

Електрони з високою енергією виділяються у вигляді НАД. Який також отримує іон водню і стає НАДН. Крім того, FAD служить акцептором електронів і отримує два іони водню, щоб стати FADH2.

ІВ одній з реакцій виділяється достатньо енергії для синтезу молекули АТФ. Оскільки на кожну молекулу глюкози припадає дві молекули піровиноградної кислоти, які потрапляють в систему, утворюються дві молекули АТФ.

Примітно, Під час циклу Кребса виділяються два атоми вуглецю ацетил-КоА. Кожен утворює молекулу вуглекислого газу, яка в поєднанні з піровиноградною кислотою в ацетил-КоА виділяється у вигляді залишкового газу.

Третій крок

Наприкінці циклу Кребса, кінцевий продукт - щавлевооцтова кислота. Це ідентично оксалооцтовій кислоті з самого початку, але тепер молекула готова прийняти іншу молекулу ацетил-КоА. Ось так розпочнеться ще один новий цикл.

Цикл Кребса утворює (двома молекулами піровиноградної кислоти) дві молекули АТФ. На додаток до десяти молекул NADH і двох молекул FADH2. NADH і FADH2 будуть використовуватися в електронотранспортній системі в межах клітинного дихання.

Третій етап

На третій стадії відбувається окисне фосфорилювання компонентів. Так отримують нікотинамід аденіндинуклеотид (NADH) та флавін аденін динуклеотид (FADH2). Останній використовується для відновлення аденозинтрифосфату (АТФ).

Інші функції циклу Кребса

Цикл Кребса також забезпечує попередниками певних біомолекул та амінокислот. З цієї причини він вважається амфіболічним шляхом; тобто катаболічний та анаболічний одночасно.

Назва цього метаболічного шляху є похідним лимонної кислоти, оскільки таким же чином він споживається, а потім регенерується послідовністю реакцій для завершення циклу.

Значення циклу Кребса

Як ми бачили, цикл Кребса - це шлях, який дозволяє отримувати енергію з різних субстратів. Залежно від гнучкості метаболізму людини, цей процес може бути більш-менш ефективним, згідно з дослідженнями, опублікованими в журналі Endocrine Reviews. Ця концепція є ключовою, коли йдеться про енергоефективність та профілактику метаболічних захворювань.

Для того, щоб поліпшити метаболічну гнучкість людини, а разом з цим і здатність циклу Кребса вводити субстрати з різних макроелементів, може бути реалізована низка дієтичних стратегій.

Одним з них є періодичне голодування, ефективно для зниження ваги та підвищення ефективності окислення жиру. Про це йдеться у дослідженні, опублікованому в American Journal of Physiology, Endocrinology and Metabolism, в якому вивчали вплив голодування на метаболізм мишей.

Цикл Кребса є ключовим елементом

Як ми вже бачили, цикл Кребса є ключовим елементом, коли йдеться про розмову про енергетичний обмін. Це визначає виробництво енергії в аеробних умовах, а дефект її функціонування може поставити під загрозу здоров’я людини.