Krebscykeln

Krebscykeldefinition

Krebscykeln, även kallad citronsyracykeln, är det andra stora steget i den oxidativa fosforyleringen. Efter att glykolysen bryter glukos till mindre 3-kolsmolekyler överför Krebscykeln energin från dessa molekyler till elektronbärare, som kommer att användas i elektrontransportkedjan för att producera ATP.

Krebscykelöversikt

De flesta organismer använder glukos som en viktig bränslekälla, men måste bryta ner denna glukos och lagra energin i ATP och andra molekyler. Krebscykeln finns i mitokondrierna. Inom mitokondriernas matris tillför Krebscykelns reaktioner elektroner och protoner till ett antal elektronbärare, som sedan används av elektrontransportkedjan för att producera ATP.

Krbscykeln börjar med produkterna från glykolysen, som är två molekyler med tre kolväten som kallas pyruvat. Denna molekyl är sur, vilket är anledningen till att Krebscykeln också kallas tricarboxylsyracykeln (TCA). Genom ett antal reaktioner bryts dessa molekyler ner ytterligare till koldioxid. Energi från molekylerna flyttas till andra molekyler, så kallade elektronbärare. Dessa molekyler transporterar den lagrade energin till elektrontransportkedjan, som i sin tur skapar ATP.

Sedan använder cellen detta ATP för att driva olika cellreaktioner, till exempel aktivering av enzymer eller transportproteiner. Krebscykeln är den andra av fyra olika processer som måste ske för att utvinna energi ur glukos. Sammanlagt består Krebscykeln av 9 sekventiella reaktioner.

Krebscykelns produkter

Det första steget i utnyttjandet av glukos, glykolysen, producerar några ATP samt de molekyler som kommer att bearbetas med Krebscykeln. Under glykolysen delas en enda glukosmolekyl upp i två mindre molekyler med tre kolväten som kallas pyruvat. Pyruvat omvandlas sedan till acetyl-CoA. Acetyl CoA används sedan i Krebscykeln för att producera flera viktiga produkter. Dessa produkter driver i sin tur sedan bildandet av ATP, cellens huvudsakliga energikälla.

För de första stegen i Krebscykeln omvandlas pyruvat till acetyl CoA. Under denna process produceras en molekyl koldioxid och en molekyl av elektronbäraren NADH. Krebscykeln innebär att detta acetyl-CoA omvandlas till koldioxid. Under cykelns steg frigörs två molekyler koldioxid, förutom ytterligare tre molekyler NADH, en FADH2-molekyl och en GTP-molekyl.

För varje 1 pyruvatmolekyl som läggs till producerar Krebscykeln alltså:

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

En glukosmolekyl innehåller 2 pyruvatmolekyler, så 1 glukosmolekyl kommer att producera dubbelt så många av de produkter som anges ovan när den rör sig genom Krebscykeln. Dessa produkter kommer sedan att omvandlas till ATP i senare stadier av den aeroba andningen. Koldioxid är den enda ”avfallsprodukten” och måste avlägsnas från cellen. Stora organismer måste avlägsna koldioxid från alla sina celler. Hos dessa djur byts koldioxid vanligtvis ut i gälarna eller lungorna mot syre, vilket bidrar till att driva de sista stegen i den aeroba andningen.

Var äger Krebscykeln rum?

Chemscykeln sker endast inom mitokondriernas matris. Pyruvat bildas i cellens cytosol och importeras sedan till mitokondrierna. Där omvandlas det till acetyl-CoA och importeras till mitokondriernas matris. Mitokondriernas matris är den innersta delen av mitokondrierna. Grafiken nedan visar mitokondriernas olika delar.

Den mitokondriella matrisen har de enzymer och den miljö som krävs för att de komplexa reaktionerna i Krebscykeln ska kunna äga rum. Vidare driver Krebscykelns produkter elektrontransportkedjan och den oxidativa fosforyleringen, som båda sker i det inre mitokondriella membranet. Elektronbärarna dumpar sina elektroner och protoner i kedjan, vilket i slutändan driver produktionen av ATP. Denna molekyl exporteras sedan från mitokondrierna som cellens huvudsakliga energikälla.

Mitokondrier finns i nästan alla organismer, särskilt flercelliga organismer. Växter, djur och svampar använder alla Krebscykeln som en oumbärlig del av den aeroba andningen.

Krebscykelns steg

Krebscykeln har 9 huvudreaktioner som sker snabbt efter varandra. Bilden nedan visar dessa reaktioner.

Bemärk att citrat är den första molekylen som skapas efter att acetyl-CoA har lagts till. Detta är anledningen till att Krebscykeln även kallas citronsyracykeln. Cykelns produkter finns i bilden ovan. Denna process är känd som en ”cykel” eftersom den alltid slutar på oxaloacetat som kan kombineras med en ny acetyl CoA för att producera en ny molekyl citrat för varje cykel.

Krebscykelns funktion

Krebscykeln är troligen den viktigaste delen av processen för aerob respiration eftersom den driver bildandet av elektronbärare. Dessa elektronbärare är viktiga. De bär den energi som används för att skapa ett stort antal ATP-molekyler i de sista stegen av aerob respiration. De elektronbärare som bildas (NADH och FADH2) kan inte direkt ge energi till cellprocessen. I stället kommer processerna i elektrontransportkedjan och oxidativ fosforylering att använda energin från dessa molekyler för att aktivera enzymkomplexet ATP-syntas, som producerar ATP.