Подобно на други живи същества, клетките трябва да извършват метаболизъм, за да произвеждат енергия, една от които е чрез дишането. Клетъчното дишане може да бъде аеробно, което означава, че включва пълното разграждане на субстрата в присъствието на кислород. Аеробното дишане се извършва в митохондриите на клетките и произвежда повече енергия. Един от етапите в аеробното дишане е цикълът на Кребс. Цикълът на кребс е открит от немски лекар и биохимик Ханс Адолф Кребс.
Цикълът на Кребс е поредица от химични реакции, които протичат в живите клетки за производство на енергия от ацетил ко-А, което представлява промяна от пировиноградната киселина в резултат на гликолиза. Етапите на аеробно дишане започват от гликолиза, окислително декарбоксилиране, цикъл на Кребс и електронен трансфер.
В тази статия ще обсъдим процеса, който протича в цикъла на кребс.
По-голямата част от енергията, необходима на живите същества, идва от катаболизма или разграждането на глюкозата, което се случва в клетките. Отначало глюкозата ще претърпи процес на гликолиза, който ще я превърне в пировиноградна киселина. Ако няма кислород, пировиноградната киселина ще бъде преработена чрез анаеробно дишане, за да стане млечна киселина или алкохол. Но ако има кислород, пировиноградната киселина ще бъде преработена чрез аеробно дишане, за да бъде преработена в енергия, вода и въглероден диоксид.
(Прочетете също: Фактори, влияещи върху еволюцията)
В цикъла на кребс има два важни етапа, а именно окислително декарбоксилиране и krebs цикъл. Окислителното декарбоксилиране се отнася до етапа на превръщане на пировиноградната киселина в ацетил ко-А. Освен това, ацетил ко-А ще бъде доведен до митохондриалната матрица, за да премине през цикъла на кребс.
Окислително декарбоксилиране
В етапа на окислително декарбоксилиране пировиновата киселина от гликолизата се превръща в ацетил ко-А. Този етап се осъществява чрез няколко реакции, които се катализират от ензимен комплекс, наречен пируват дехидрогеназа. Този ензим се намира в митохондриите на еукариотните клетки и цитоплазмата на прокариотните клетки.
Окислителното декарбоксилиране започва с освобождаването на карбоксилната група (-COO) от пировиноградна киселина, за да стане CO2. След това, останалите два атома на пировиноградна киселина са във формата СН3COO - ще прехвърли излишните електрони, за да образува молекули NAD +, за да образува NADH. Двата въглеродни атома ще се превърнат в ацетат. Накрая, коензим-А или ко-А ще бъдат прикрепени към ацетат, за да образуват ацетил коензим-А или ацетил ко-А.
Цикъл на Кребс
След това молекулата ацетил ко-А влиза в цикъла на кребс, за да произведе АТФ, NADH, FADH2и CO2. Етапите в този процес ще образуват кръг, така че да се нарича цикъл.
Този цикъл започва с ацетил ко-А, който се свързва с оксалоацетат, за да образува цитрат. Тази реакция се катализира от ензима цитрат синтаза. След това цитратът ще се превърне в изоцитрат от ензима аконитаза. Изоцитратът се преработва в алфа-кетоглутарат от ензима изозитрат дехидрогеназа. Тази реакция освобождава CO2 и произвеждат NADH.
Освен това алфа-кетоглутарат или а-кетоглутарат се превръща в сукцинил ко-А от ензима алфа кетоглутарат дехидрогеназа. Тази реакция също освобождава CO2 и произвеждат NADH. След това сукцинил ко-А се преработва в сукцинат от ензима сукцинил ко-А синтетаза. Този процес генерира GTP, който след това може да бъде преобразуван в ATP.
След това сукцинатът от предишния процес се превръща във фумарат от ензима сукцинат дехидрогеназа и произвежда FADH.2. Фумаратът ще се превърне в малат от ензима фумараза. След това малатът се преработва в оксалоацетат от ензима малат дехидрогеназа. Този процес произвежда NADH.
Една ацетил ко-А молекула, обработена в цикъла на Кребс, може да произведе 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2и 2 CO2. Тъй като една молекула глюкоза може да бъде разградена на две ацетил ко-А, една молекула глюкоза може да произведе 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2и 4 CO2 през цикъла на кребс. NADH и FADH молекули2 след това ще влезе в процеса на електронен трансфер, за да произведе АТФ.
