Krebs Cycle

Krebs Cycle Definition

クエン酸サイクルとも呼ばれるクレブス回路は、酸化的リン酸化における第2の主要ステップである。 解糖によりグルコースがより小さな炭素3分子に分解された後、クレブスサイクルではこれらの分子からのエネルギーを電子キャリアに移し、電子輸送系で使用されてATPが生成される。

クレブスサイクルの概要

ほとんどの生物は主要な燃料源としてグルコースを使用しますが、このグルコースを分解してATPや他の分子にエネルギーを蓄える必要があります。 クレブスサイクルはミトコンドリア内に含まれている。 ミトコンドリアのマトリックス内で、クレブスサイクルの反応は多数の電子キャリアに電子とプロトンを加え、それを電子輸送鎖が使用してATPを生成する。

クレブスサイクルは、ピルビン酸として知られる2つの炭素3分子からなる解糖の生成物で開始される。 この分子は酸性であるため、クレブスサイクルはトリカルボン酸サイクル(TCA)とも呼ばれる。 いくつかの反応を経て、これらの分子はさらに分解され、二酸化炭素になる。 分子からのエネルギーは、電子伝達物質と呼ばれる他の分子に移動します。 そして、このATPを利用して、酵素や輸送タンパク質の活性化など、さまざまな細胞内反応が行われる。 クレブス回路は、グルコースからエネルギーを取り出すために行わなければならない4つの異なるプロセスのうちの2つ目である。

Krebs Cycle Products

グルコースを利用する最初のステップである解糖は、少数の ATP とクレブス サイクルで処理される分子を生成します。 解糖では、1個のグルコース分子がピルビン酸という2個の小さな3炭素分子に分割される。 ピルビン酸は次にアセチルCoAに変換される。 アセチルCoAはその後クレブスサイクルで利用され、いくつかの主要な生成物を生み出す。

Krebsサイクルの最初の段階の前に、ピルビン酸はアセチルCoAに変換される。 この過程で、1分子のCO2と1分子の電子キャリアーであるNADHが生成される。 クレブスサイクルでは、このアセチルCoAを二酸化炭素に変換する。 このサイクルのステップの間に、2分子の二酸化炭素が放出され、さらに3分子のNADH、1分子のFADH2、および1分子のGTPが放出される。

つまり、ピルビン酸1分子が加わるごとに、クレブスサイクルは生成することになる。

• 二酸化炭素2分子
• NADH3分子
• FADH2分子
• GTP1分子

ブドウ糖1分子はピルビン酸2分子を含んでいるので、1分子のブドウ糖から上記の倍量の生成物が、Krebsサイクルを通じて作られることになります。 これらの生成物は、後の好気性呼吸の段階でATPに変換される。 二酸化炭素は唯一の “廃棄物 “であり、細胞から除去されなければならない。 大型の生物は、すべての細胞から二酸化炭素を除去しなければならない。 これらの動物では、二酸化炭素は通常エラまたは肺で酸素と交換され、好気呼吸の最終段階を促進するのに役立つ。

クレブスサイクルはどこで行われるか？

クレブスサイクルはミトコンドリアマトリックスの中でのみ起こる。 ピルビン酸は細胞の細胞質で生成され、その後ミトコンドリアに輸入されます。 ここでアセチルCoAに変換され、ミトコンドリア・マトリックスに輸入される。 ミトコンドリアマトリックスとは、ミトコンドリアの最内部にある部分である。 下の図は、ミトコンドリアのさまざまな部分を示しています。

ミトコンドリアマトリックスには、クレブスサイクルの複雑な反応を行うために必要な酵素と環境が整っています。 さらに、クレブスサイクルの生成物は電子輸送連鎖と酸化的リン酸化を駆動するが、これらはいずれもミトコンドリア内膜で起こる。 電子輸送体は電子とプロトンを連鎖に投じ、それが最終的にATPの生成を促す。 この分子はその後、細胞の主なエネルギー源としてミトコンドリアから輸出される。

ミトコンドリアは、ほとんどすべての生物、特に多細胞生物に存在する。 植物、動物、菌類はすべて好気呼吸の不可欠な部分としてクレブスサイクルを使用しています。

クレブスサイクルのステップ

クレブスサイクルには9つの主要反応があり、これらは連続して素早く行われます。

クエン酸は、アセチルCoAが添加された後、最初に作られる分子であることに注意してください。 このため、クレブスサイクルはクエン酸サイクルとも呼ばれます。 サイクルの生成物は上の画像の通りです。

クレブスサイクルの機能

クレブスサイクルは、電子キャリアの形成を駆動するため、好気性呼吸のプロセスで最も重要な部分であると考えられます。 これらのキャリアは重要です。 彼らは、好気性呼吸の最後のステップでATP分子の多くを作成するために使用されるエネルギーを運ぶ。 生成された電子キャリア（NADHとFADH2）は、細胞内のプロセスに直接エネルギーを供給することはできない。 その代わり、電子輸送鎖と酸化的リン酸化のプロセスは、これらの分子からのエネルギーを使用して、ATPを生成する酵素複合体ATP合成酵素を活性化することになる

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