Кръбският цикъл - основните етапи и значение за биологичните системи

По-голямата част от химическата енергия на въглерода се отделя при аеробни условия с участието на кислород. Кръбският цикъл се нарича цикъл на лимонена киселина или клетъчно дишане. Много учени участваха в дешифрирането на индивидуалните реакции на този процес: A. Szent-Gyorgyi, A. Lenringer, H. Krebs, чието име е цикълът SE Severin и други.

Съществува тясна връзка между анаеробното и аеробното разграждане на въглехидратите. На първо място, тя се изразява в присъствието на пирогроздена киселина, която завършва анаеробното разграждане на въглехидратите и започва клетъчно дишане (цикълът на Кребс). И двете фази се катализират от същите ензими. Химическата енергия се освобождава по време на фосфорилирането, тя е запазена под формата на макроелементи на АТР. При химичните реакции участват същите коензими (NAD, NADP) и катиони. Разликите са, както следва: ако анаеробно разграждане на въглехидратите предимно локализирани в hyaloplasm, клетъчни реакции дишането се появяват главно в митохондриите.

При определени условия се наблюдава антагонизъм между двете фази. Така, в присъствието на кислород скорост на реакция гликолизата рязко намалява (ефекта на Пастьор). Гликолизните продукти могат да инхибират аеробния метаболизъм на въглехидратите (ефекта на Crabtree).

Кръбският цикъл има редица химични реакции, в резултат на което продуктите от разграждането на въглехидратите се окисляват до въглероден диоксид и вода и химическата енергия се натрупва в макроенергичните съединения. По време на клетъчното дишане се образува "носител" - оксалооцетна киселина (SHCHO). Впоследствие кондензацията протича с "носителя" на остатъка от активирана оцетна киселина. Има трикарбоксилна киселина - лимон. В хода на химическите реакции има "оборот" на остатъка от оцетната киселина в цикъла. От всяка молекула пирогроздена киселина се формират осемнадесет молекули аденозин трифосфат. В края на цикъла се освобождава "носител", който реагира с новите молекули на остатъка от активирана оцетна киселина.

Цикълът на Кребс: реакции

Ако крайният продукт на анаеробното разграждане на въглехидратите е млечна киселина, тогава под въздействието на лактат дехидрогеназата се окислява до пирувинова киселина. Част от молекулите на пирогроздена киселина отива за синтеза на "носителя" на SHCH под влиянието на ензима пируват карбоксилаза и в присъствието на Mg2 + йони. Част от молекулите на пирогрозната киселина е източникът на образуване на "активен ацетат" - ацетилкоензим А (ацетил-СоА). Реакцията се извършва под въздействието на пируват дехидрогеназата. Ацетил-СоА съдържа макроенергична връзка, в който се натрупват около 5-7% от енергията. По-голямата част от химическата енергия се образува в резултат на окисляването на "активен ацетат".

Под влиянието на цитратна синтетаза самият цикъл на Кребс започва да функционира, което води до образуването на цитратна киселина. Тази киселина под въздействието на акронит хидратаза се дехидрогенира и се превръща в цис-аонинова киселина, която след прибавянето на водната молекула се превръща в изомониева киселина. Между трите трикарбоксилни киселини се установява динамично равновесие.

Изолимоновата киселина се окислява до оксалил янтарна киселина, която се декарбоксилира и се превръща в алфа-кетоглутарова киселина. Реакцията се катализира от ензима изоцитрат дехидрогеназа. Алфа-кетоглутаровата киселина под влияние на ензим 2-оксо- (алфа-кето) -glutaratdegidrogenazy декарбоксилиран, което води до образуването на сукцинил-СоА съдържащ енергия връзка.

В следващия етап сукцинил-СоА под действието на ензима сукцинил-СоА синтетаза предава високоенергийна връзка на GDF (гуанозин дифосфатна киселина). GTP (guanozintrifosfatnaya киселина) под въздействието на ензима аденилат на изпраща GTP-връзка енергия AMP (adenozinmonofosfatnoy киселина). Цикъл на Кребс: формули - GTP + AMP - GDF + ADP.

Сукцинова киселина под въздействието на ензима сукцинатна дехидрогеназа (SDG) се окислява до фумарова киселина. Коензимът на LDH е флавин аденин динуклеотид. Фумаратът под въздействието на ензима фумарат хидратаза се превръща в ябълчна киселина, която от своя страна се окислява, образувайки SCOK. Ако системата на ацетил-СоА присъства в реакционната система, SCOQ отново се включва в цикъла на трикарбоксилната киселина.

По този начин, една молекула глюкоза се формира до 38 молекули АТР (две - поради анаеробна гликолиза, шест - в резултат на окисляване на две молекули NADmiddot-H + Н +, които се образуват по време на гликолитичен oksireduktsii и 30 - поради ТСА). Коефициентът на ефективност на TSC е 0,5. Останалата енергия се разсейва под формата на топлина. СТС окислява 16-33% лактатна киселина, останалата част от масата си отива за ресинтеза на гликоген.