Ciclul Krebs

Definiția ciclului Krebs

Ciclul Krebs, numit și ciclul acidului citric, este a doua etapă majoră în fosforilarea oxidativă. După ce glicoliza descompune glucoza în molecule mai mici de 3 atomi de carbon, ciclul Krebs transferă energia din aceste molecule către purtătorii de electroni, care vor fi utilizați în lanțul de transport al electronilor pentru a produce ATP.

Prezentare generală a ciclului Krebs

Majoritatea organismelor folosesc glucoza ca sursă principală de combustibil, dar trebuie să descompună această glucoză și să stocheze energia în ATP și alte molecule. Ciclul Krebs este conținut în mitocondrii. În cadrul matricei mitocondriale, reacțiile ciclului Krebs adaugă electroni și protoni la un număr de purtători de electroni, care sunt apoi utilizați de lanțul de transport al electronilor pentru a produce ATP.

Ciclul Krebs începe cu produsele glicolizei, care sunt două molecule de trei atomi de carbon cunoscute sub numele de piruvat. Această moleculă este acidă, motiv pentru care ciclul Krebs se mai numește și ciclul acidului tricarboxilic (TCA). De-a lungul unui număr de reacții, aceste molecule sunt în continuare descompuse în dioxid de carbon. Energia din molecule este transferată către alte molecule, numite purtători de electroni. Aceste molecule transportă energia stocată către lanțul de transport al electronilor, care, la rândul său, creează ATP.

Apoi, celula utilizează acest ATP pentru a alimenta diverse reacții celulare, cum ar fi activarea enzimelor sau a proteinelor de transport. Ciclul Krebs este al doilea dintre cele 4 procese diferite care trebuie să aibă loc pentru a extrage energia din glucoză. În total, ciclul Krebs constă din 9 reacții secvențiale.

Produsele ciclului Krebs

Prima etapă de utilizare a glucozei, glicoliza, produce câțiva ATP, precum și moleculele care vor fi prelucrate cu ajutorul ciclului Krebs. În timpul glicolizei, o singură moleculă de glucoză este împărțită în două molecule mai mici, cu trei atomi de carbon, numite piruvat. Piruvatul este apoi transformat în acetil CoA. Acetil CoA este apoi utilizat în cadrul ciclului Krebs pentru a produce mai multe produse majore. La rândul lor, acești produse conduc apoi la formarea de ATP, principala sursă de energie a celulei.

Înainte de primele etape ale ciclului Krebs, piruvatul este transformat în acetil CoA. În timpul acestui proces, se produce o moleculă de CO2 și o moleculă de purtător de electroni NADH. Ciclul Krebs presupune transformarea acestui acetil CoA în dioxid de carbon. În timpul etapelor ciclului, sunt eliberate două molecule de CO2, pe lângă alte 3 molecule de NADH, una de FADH2 și una de GTP.

Deci, pentru fiecare 1 moleculă de piruvat adăugată, ciclul Krebs va produce:

• 2 molecule de CO2
• 3 molecule de NADH
• 1 moleculă de FADH2
• 1 moleculă de GTP

O moleculă de glucoză conține 2 molecule de piruvat, astfel încât 1 moleculă de glucoză va produce o cantitate dublă de produși enumerați mai sus, pe măsură ce se deplasează prin ciclul Krebs. Acești produși vor fi apoi transformați în ATP în etapele ulterioare ale respirației aerobe. Dioxidul de carbon este singurul produs „deșeu” și trebuie să fie eliminat din celulă. Organismele mari trebuie să elimine dioxidul de carbon din toate celulele lor. La aceste animale, dioxidul de carbon este de obicei schimbat în branhii sau plămâni cu oxigen, care ajută la antrenarea etapelor finale ale respirației aerobe.

Unde are loc ciclul Krebs?

Ciclul Krebs are loc numai în cadrul matricei mitocondriale. Piruvatul se formează în citosolul celulei, apoi este importat în mitocondrii. Aici, este transformat în acetil CoA și importat în matricea mitocondrială. Matricea mitocondrială este partea cea mai interioară a mitocondriilor. Graficul de mai jos prezintă diferitele părți ale mitocondriilor.

Matricea mitocondrială are enzimele și mediul necesar pentru ca reacțiile complexe ale ciclului Krebs să aibă loc. Mai mult, produsele ciclului Krebs conduc lanțul de transport al electronilor și fosforilarea oxidativă, ambele având loc în membrana mitocondrială internă. Purtătorii de electroni își vor descărca electronii și protonii în lanț, ceea ce conduce în cele din urmă la producerea de ATP. Această moleculă este apoi exportată din mitocondrie ca principală sursă de energie pentru celulă.

Mitocondriile se găsesc în aproape toate organismele, în special în organismele multicelulare. Plantele, animalele și ciupercile folosesc toate ciclul Krebs ca parte indispensabilă a respirației aerobe.

Etapele ciclului Krebs

Ciclul Krebs are 9 reacții principale, care se desfășoară rapid în succesiune. Imaginea de mai jos prezintă aceste reacții.

Rețineți că citratul este prima moleculă creată după ce se adaugă acetil CoA. Acesta este motivul pentru care ciclul Krebs este cunoscut și sub numele de ciclul acidului citric. Produsele ciclului sunt în imaginea de mai sus. Acest proces este cunoscut sub numele de „ciclu” deoarece se termină întotdeauna cu oxaloacetat care poate fi combinat cu un nou acetil CoA pentru a produce o nouă moleculă de citrat pentru fiecare ciclu.

Funcția ciclului Krebs

Ciclul Krebs este probabil cea mai importantă parte a procesului de respirație aerobă deoarece conduce formarea de purtători de electroni. Acești purtători sunt importanți. Ei transportă energia folosită pentru a crea un număr mare de molecule de ATP în etapele finale ale respirației aerobe. Purtătorii de electroni produși (NADH și FADH2) nu pot furniza energie în mod direct proceselor celulare. În schimb, procesele lanțului de transport al electronilor și ale fosforilării oxidative vor folosi energia provenită de la aceste molecule pentru a activa complexul enzimatic ATP-sintetază, care produce ATP.

.