Krebs Cyclus

Krebs Cyclus Definitie

De Krebs Cyclus, ook wel de citroenzuurcyclus genoemd, is de tweede belangrijke stap in de oxidatieve fosforylering. Nadat de glycolyse glucose in kleinere 3-koolstofmoleculen heeft gebroken, brengt de Krebs-cyclus de energie van deze moleculen over op elektronendragers, die in de elektronentransportketen zullen worden gebruikt om ATP te produceren.

Krebs-cyclus Overzicht

De meeste organismen gebruiken glucose als belangrijkste brandstofbron, maar moeten deze glucose afbreken en de energie opslaan in ATP en andere moleculen. De Krebs-cyclus bevindt zich in de mitochondriën. Binnen de mitochondriale matrix worden door de reacties van de Krebs-cyclus elektronen en protonen toegevoegd aan een aantal elektronendragers, die vervolgens door de elektronentransportketen worden gebruikt om ATP te produceren.

De Krebs-cyclus begint met de producten van de glycolyse, namelijk twee moleculen met drie koolstofatomen, pyruvaat genaamd. Deze molecule is zuur, en daarom wordt de Krebs-cyclus ook wel de tricarbonzuurcyclus (TCA) genoemd. Via een aantal reacties worden deze moleculen verder afgebroken tot kooldioxide. De energie van de moleculen wordt verplaatst naar andere moleculen, die elektronendragers worden genoemd. Deze moleculen vervoeren de opgeslagen energie naar de elektronentransportketen, die op zijn beurt ATP aanmaakt.

Vervolgens gebruikt de cel deze ATP om verschillende cellulaire reacties aan te drijven, zoals de activering van enzymen of transporteiwitten. De Krebs-cyclus is het tweede van 4 verschillende processen die moeten plaatsvinden om de energie uit glucose te halen. In totaal bestaat de cyclus van Krebs uit 9 opeenvolgende reacties.

Producten van de cyclus van Krebs

De eerste stap van het gebruik van glucose, de glycolyse, levert enkele ATP op, evenals de moleculen die met de cyclus van Krebs zullen worden verwerkt. Tijdens de glycolyse wordt een enkele glucosemolecule gesplitst in twee kleinere moleculen met drie koolstofelementen, pyruvaat genaamd. Pyruvaat wordt vervolgens omgezet in acetyl-CoA. Acetyl-CoA wordt vervolgens in de Krebs-cyclus gebruikt om verschillende belangrijke producten te produceren. Op hun beurt zorgen deze producten vervolgens voor de vorming van ATP, de belangrijkste energiebron van de cel.

Vóór de eerste stadia van de Krebs-cyclus wordt pyruvaat omgezet in acetyl-CoA. Tijdens dit proces worden één molecuul CO2 en één molecuul van de elektronendrager NADH geproduceerd. In de Krebs-cyclus wordt dit acetyl-CoA omgezet in kooldioxide. Tijdens de stappen van de cyclus komen twee moleculen CO2 vrij, naast nog eens drie moleculen NADH, een van FADH2 en een van GTP.

Dus, voor elke 1 toegevoegde pyruvaatmolecule, produceert de Krebs-cyclus:

• 2 moleculen CO2
• 3 moleculen NADH
• 1 molecuul FADH2
• 1 molecuul GTP

Een glucosemolecuul bevat 2 pyruvaatmoleculen, dus 1 glucosemolecuul zal het dubbele van de hierboven genoemde hoeveelheid producten produceren als het door de Krebs-cyclus beweegt. Deze producten zullen dan worden omgezet in ATP in latere stadia van de aërobe ademhaling. Kooldioxide is het enige “afvalproduct” en moet uit de cel worden verwijderd. Grote organismen moeten kooldioxide uit al hun cellen verwijderen. Bij deze dieren wordt kooldioxide meestal in de kieuwen of longen uitgewisseld voor zuurstof, die de laatste stadia van de aërobe ademhaling helpt aandrijven.

Waar vindt de Krebs-cyclus plaats?

De Krebs-cyclus vindt alleen plaats binnen de mitochondriale matrix. Pyruvaat wordt gevormd in het cytosol van de cel en vervolgens ingevoerd in de mitochondriën. Hier wordt het omgezet in acetyl-CoA en geïmporteerd in de mitochondriale matrix. De mitochondriale matrix is het binnenste gedeelte van de mitochondriën. Onderstaande grafiek toont de verschillende onderdelen van mitochondriën.

De mitochondriale matrix beschikt over de vereiste enzymen en omgeving om de complexe reacties van de Krebs-cyclus te laten plaatsvinden. Verder drijven de producten van de Krebs-cyclus de elektronentransportketen en de oxidatieve fosforylering aan, die beide plaatsvinden in het binnenste mitochondriale membraan. De elektronendragers dumpen hun elektronen en protonen in de keten, die uiteindelijk de aanzet geeft tot de productie van ATP. Deze molecule wordt vervolgens uit de mitochondriën geëxporteerd als de voornaamste energiebron voor de cel.

Mitochondriën worden in bijna alle organismen aangetroffen, vooral in meercellige organismen. Planten, dieren en schimmels gebruiken allemaal de Krebs-cyclus als onmisbaar onderdeel van de aërobe ademhaling.

Stappen in de Krebs-cyclus

De Krebs-cyclus heeft 9 hoofdreacties, die snel na elkaar plaatsvinden. Onderstaande afbeelding toont deze reacties.

Merk op dat citraat het eerste molecuul is dat ontstaat nadat acetyl-CoA is toegevoegd. Daarom wordt de Krebs-cyclus ook wel de citroenzuurcyclus genoemd. De producten van de cyclus staan in de afbeelding hierboven. Dit proces staat bekend als een “cyclus” omdat het altijd eindigt op oxaloacetaat, dat gecombineerd kan worden met een nieuw acetyl-CoA om voor elke cyclus een nieuw molecuul citraat te produceren.

Krebs Cyclus Functie

De Krebs-cyclus is waarschijnlijk het belangrijkste onderdeel van het proces van aërobe ademhaling omdat het de vorming van elektronendragers aandrijft. Deze dragers zijn belangrijk. Zij dragen de energie die wordt gebruikt om een groot aantal ATP-moleculen te maken in de laatste stappen van de aërobe ademhaling. De geproduceerde elektronendragers (NADH en FADH2) kunnen niet rechtstreeks energie leveren aan cellulaire processen. In plaats daarvan zullen de processen van de elektronentransportketen en de oxidatieve fosforylering de energie van deze moleculen gebruiken om het enzymcomplex ATP synthase te activeren, dat ATP produceert.