Krebsův cyklus

Definice Krebsova cyklu

Krebsův cyklus, nazývaný také cyklus kyseliny citronové, je druhým hlavním krokem oxidativní fosforylace. Poté, co glykolýza rozdělí glukózu na menší tříuhlíkaté molekuly, Krebsův cyklus přenese energii z těchto molekul na nosiče elektronů, které budou použity v elektronovém transportním řetězci k výrobě ATP.

Přehled Krebsova cyklu

Většina organismů používá glukózu jako hlavní zdroj paliva, ale musí tuto glukózu rozložit a energii uložit do ATP a dalších molekul. Krebsův cyklus je obsažen v mitochondriích. V mitochondriální matrici se při reakcích Krebsova cyklu přidávají elektrony a protony do řady nosičů elektronů, které se pak využívají v elektronovém transportním řetězci k výrobě ATP.

Krebsův cyklus začíná produkty glykolýzy, což jsou dvě tříuhlíkaté molekuly známé jako pyruvát. Tato molekula je kyselá, proto se Krebsův cyklus nazývá také cyklus kyseliny trikarboxylové (TCA). V průběhu řady reakcí se tyto molekuly dále rozkládají na oxid uhličitý. Energie z těchto molekul se přesouvá na jiné molekuly, kterým se říká přenašeče elektronů. Tyto molekuly přenášejí uloženou energii do elektronového transportního řetězce, který následně vytváří ATP.

Tento ATP pak buňka využívá k pohonu různých buněčných reakcí, například k aktivaci enzymů nebo transportních proteinů. Krebsův cyklus je druhým ze 4 různých procesů, které musí proběhnout, aby se získala energie z glukózy. Celkem se Krebsův cyklus skládá z 9 po sobě jdoucích reakcí.

Produkty Krebsova cyklu

V prvním kroku využití glukózy, glykolýze, vzniká několik ATP a také molekuly, které budou zpracovány pomocí Krebsova cyklu. Během glykolýzy se jedna molekula glukózy rozdělí na dvě menší tříuhlíkaté molekuly zvané pyruvát. Pyruvát se pak přemění na acetyl CoA. Acetyl CoA se pak využívá v Krebsově cyklu k výrobě několika hlavních produktů. Tyto produkty pak vedou k tvorbě ATP, hlavního zdroje energie buňky.

Před prvními fázemi Krebsova cyklu je pyruvát přeměněn na acetyl CoA. Během tohoto procesu vzniká jedna molekula CO2 a jedna molekula přenašeče elektronů NADH. Krebsův cyklus zahrnuje přeměnu tohoto acetyl CoA na oxid uhličitý. Během jednotlivých kroků cyklu se kromě dalších 3 molekul NADH uvolňují dvě molekuly CO2, jedna molekula FADH2 a jedna molekula GTP.

Na každou přidanou molekulu pyruvátu tedy v Krebsově cyklu vznikne 1 molekula:

• 2 molekuly CO2
• 3 molekuly NADH
• 1 molekula FADH2
• 1 molekula GTP

Molekula glukózy obsahuje 2 molekuly pyruvátu, takže 1 molekula glukózy při svém pohybu Krebsovým cyklem vyprodukuje dvojnásobné množství výše uvedených produktů. Tyto produkty se pak v pozdějších fázích aerobního dýchání přemění na ATP. Jediným „odpadním“ produktem je oxid uhličitý, který musí být z buňky odstraněn. Velké organismy musí odstraňovat oxid uhličitý ze všech svých buněk. U těchto živočichů se oxid uhličitý obvykle vyměňuje v žábrách nebo plicích za kyslík, který pomáhá pohánět závěrečné fáze aerobního dýchání.

Kde probíhá Krebsův cyklus?

Krebsův cyklus probíhá pouze v matrix mitochondrií. Pyruvát se tvoří v cytosolu buňky a poté je importován do mitochondrií. Zde je přeměněn na acetyl CoA a importován do mitochondriální matrix. Mitochondriální matrix je nejvnitřnější část mitochondrií. Na následujícím obrázku jsou znázorněny jednotlivé části mitochondrie.

Mitochondriální matrix má potřebné enzymy a prostředí, aby mohly probíhat složité reakce Krebsova cyklu. Dále produkty Krebsova cyklu pohánějí elektronový transportní řetězec a oxidativní fosforylaci, které probíhají ve vnitřní mitochondriální membráně. Přenašeče elektronů odevzdají své elektrony a protony do řetězce, který nakonec pohání produkci ATP. Tato molekula je pak z mitochondrie exportována jako hlavní zdroj energie pro buňku.

Mitochondrie se nacházejí téměř ve všech organismech, zejména v mnohobuněčných. Rostliny, živočichové i houby využívají Krebsův cyklus jako nezbytnou součást aerobního dýchání.

Kroky Krebsova cyklu

Krebsův cyklus má 9 hlavních reakcí, které probíhají rychle za sebou. Na obrázku níže jsou tyto reakce znázorněny.

Všimněte si, že po přidání acetyl CoA vzniká jako první molekula citrát. Proto se Krebsův cyklus nazývá také cyklus kyseliny citronové. Produkty cyklu jsou na obrázku výše. Tento proces je znám jako „cyklus“, protože vždy končí na oxalacetátu, který může být spojen s novým acetyl CoA, aby pro každý cyklus vznikla nová molekula citrátu.

Funkce Krebsova cyklu

Krebsův cyklus je pravděpodobně nejdůležitější částí procesu aerobního dýchání, protože pohání tvorbu přenašečů elektronů. Tyto nosiče jsou důležité. Přenášejí energii použitou k vytvoření velkého množství molekul ATP v závěrečných krocích aerobního dýchání. Vzniklé nosiče elektronů (NADH a FADH2) nemohou poskytovat energii buněčnému procesu přímo. Místo toho procesy elektronového transportního řetězce a oxidativní fosforylace využijí energii z těchto molekul k aktivaci enzymového komplexu ATP syntázy, který produkuje ATP.

.