Krebscyklus

Krebscyklus Definition

Krebscyklus, også kaldet citronsyrecyklus, er det andet store trin i den oxidative fosforylering. Efter at glykolysen har opdelt glukose i mindre 3-kulstofmolekyler, overfører Krebs-cyklusen energien fra disse molekyler til elektronbærere, som vil blive brugt i elektrontransportkæden til at producere ATP.

Krebscyklus-oversigt

De fleste organismer bruger glukose som en vigtig brændstofkilde, men skal nedbryde denne glukose og lagre energien i ATP og andre molekyler. Krebs-cyklusen er indeholdt i mitokondrier. Inden for mitokondriernes matrix tilføjer Krebs-cyklussens reaktioner elektroner og protoner til en række elektronbærere, som derefter bruges af elektrontransportkæden til at producere ATP.

Krebs-cyklussen starter med produkterne fra glykolysen, som er to tre-kulstofmolekyler kendt som pyruvat. Dette molekyle er surt, hvilket er grunden til, at Krebscyklus også kaldes tricarboxylsyrecyklus (TCA). Igennem en række reaktioner nedbrydes disse molekyler yderligere til kuldioxid. Energien fra molekylerne flyttes til andre molekyler, kaldet elektronbærere. Disse molekyler transporterer den lagrede energi til elektrontransportkæden, som igen skaber ATP.

Derefter bruger cellen dette ATP til at drive forskellige cellereaktioner, f.eks. aktivering af enzymer eller transportproteiner. Krebscyklus er den anden af 4 forskellige processer, der skal foregå for at udvinde energien fra glukose. I alt består Krebs-cyklusen af 9 på hinanden følgende reaktioner.

Krebs-cyklusens produkter

Det første trin i udnyttelsen af glukose, glykolyse, producerer nogle få ATP samt de molekyler, som vil blive behandlet med Krebs-cyklusen. Under glykolysen spaltes et enkelt glukosemolekyle i to mindre, tre kulstofmolekyler kaldet pyruvat. Pyruvat omdannes derefter til acetyl-CoA. Acetyl CoA udnyttes derefter i Krebs-cyklusen til at producere flere vigtige produkter. Til gengæld driver disse produkter så dannelsen af ATP, cellens vigtigste energikilde.

For de første faser af Krebs-cyklusen omdannes pyruvat til acetyl CoA. Under denne proces produceres der et molekyle CO2 og et molekyle af elektronbæreren NADH. Krebs-cyklus indebærer, at dette acetyl-CoA omdannes til kuldioxid. I løbet af cyklussens trin frigøres der to molekyler CO2 ud over yderligere tre molekyler NADH, et molekyle FADH2 og et molekyle GTP.

Så for hvert 1 pyruvatmolekyle, der tilføjes, producerer Krebs-cyklusen:

• 2 molekyler CO2
• 3 molekyler NADH
• 1 molekyle FADH2
• 1 molekyle GTP

Et glukosemolekyle indeholder 2 pyruvatmolekyler, så 1 glukosemolekyle vil producere dobbelt så mange af de ovenfor nævnte produkter, når det bevæger sig gennem Krebscyklus. Disse produkter vil derefter blive omdannet til ATP i senere faser af den aerobe respiration. Kuldioxid er det eneste “affaldsprodukt” og skal fjernes fra cellen. Store organismer skal fjerne kuldioxid fra alle deres celler. Hos disse dyr udskiftes kuldioxid typisk i gæller eller lunger til ilt, som er med til at drive de sidste faser af den aerobe respiration.

Hvor finder Krebscyklus sted?

Krebscyklusen foregår kun inden for mitokondriernes matrix. Pyruvat dannes i cellens cytosol og importeres derefter ind i mitokondrierne. Her omdannes det til acetyl-CoA og importeres ind i mitokondriens matrix. Mitokondriens matrix er den inderste del af mitokondrierne. Nedenstående grafik viser de forskellige dele af mitokondrier.

Den mitokondrielle matrix har de nødvendige enzymer og miljøer, så de komplekse reaktioner i Krebs-cyklusen kan finde sted. Endvidere driver produkterne fra Krebs-cyklusen elektrontransportkæden og den oxidative fosforylering, som begge finder sted i den indre mitokondriemembran. Elektrontransportørerne smider deres elektroner og protoner ind i kæden, som i sidste ende driver produktionen af ATP. Dette molekyle eksporteres derefter fra mitokondrierne som den vigtigste energikilde for cellen.

Mitokondrier findes i næsten alle organismer, især flercellede organismer. Planter, dyr og svampe bruger alle Krebs-cyklusen som en uundværlig del af den aerobe respiration.

Krebs-cyklusens trin

Krebs-cyklusen har 9 hovedreaktioner, som sker hurtigt efter hinanden. Billedet nedenfor viser disse reaktioner.

Bemærk, at citrat er det første molekyle, der dannes, efter at acetyl-CoA er blevet tilsat. Det er derfor, at Krebs-cyklus også kaldes citronsyrecyklus. Produkterne fra cyklussen er vist på billedet ovenfor. Denne proces er kendt som en “cyklus”, fordi den altid ender på oxaloacetat, som kan kombineres med et nyt acetyl CoA for at producere et nyt citratmolekyle for hver cyklus.

Krebscyklusens funktion

Krebscyklusen er sandsynligvis den vigtigste del af processen for aerob respiration, fordi den driver dannelsen af elektronbærere. Disse elektronbærere er vigtige. De bærer den energi, der bruges til at skabe et stort antal ATP-molekyler i de sidste trin af den aerobe respiration. De producerede elektronbærere (NADH og FADH2) kan ikke levere energi direkte til celleprocesser. I stedet vil processerne i elektrontransportkæden og oxidativ fosforylering bruge energien fra disse molekyler til at aktivere enzymkomplekset ATP-syntase, som producerer ATP.