Kjo rrugë metabolike mban emrin e autorit që e zbuloi atë, G. Krebs, i cili mori (së bashku me F. Lipman) çmimin Nobel për këtë zbulim në vitin 1953. Cikli i acidit citrik kap pjesën më të madhe të energjisë së lirë të krijuar nga shpërbërja e proteinave, yndyrave dhe karbohidrateve në ushqim. Cikli i Krebsit është rruga kryesore metabolike.

Acetyl-CoA, i formuar si rezultat i dekarboksilimit oksidativ të piruvatit në matricën mitokondriale, përfshihet në një zinxhir reaksionesh të njëpasnjëshme oksidimi. Janë tetë reagime të tilla.

Reagimi i parë - formimi i acidit citrik. Citrati formohet nga kondensimi i mbetjes acetil të acetil-CoA me oksalacetat (OA) duke përdorur enzimën citrate sintazë (me pjesëmarrjen e ujit):

Ky reagim është praktikisht i pakthyeshëm, pasi shpërbërë lidhjen e pasur me energji tioeter acetil~S-CoA.

Reaksioni i dytë - formimi i acidit izocitrik. Ky reaksion katalizohet nga një enzimë që përmban hekur (Fe - joheme) - akonitaza. Reagimi vazhdon në fazën e formimit cis-acidi akonitik (acidi citrik pëson dehidrim për t'u formuar cis-acidi akonitik, i cili me shtimin e një molekule uji, shndërrohet në acid izocitrik).

Reaksioni i tretë - dehidrogjenimi dhe dekarboksilimi i drejtpërdrejtë i acidit izocitrik. Reaksioni katalizohet nga enzima e varur nga NAD+ izocitrate dehidrogjenaza. Enzima kërkon praninë e joneve të manganit (ose magnezit). Duke qenë një proteinë alosterike për nga natyra e saj, dehidrogjenaza izocitrate kërkon një aktivizues specifik - ADP.

Reaksioni i 4-të - dekarboksilimi oksidativ i acidit α-ketoglutarik. Procesi katalizohet nga α-ketoglutarate dehidrogjenaza - një kompleks enzimë i ngjashëm në strukturë dhe mekanizëm veprimi me kompleksin e piruvat dehidrogjenazës. Ai përmban të njëjtat koenzima: TPP, LA dhe FAD - koenzimat e vetë kompleksit; CoA-SH dhe NAD + janë koenzima të jashtme.

Reagimi i 5-të - fosforilimi i substratit. Thelbi i reaksionit është transferimi i lidhjes succinyl-CoA të pasur me energji (një përbërës me energji të lartë) në HDF me pjesëmarrjen e acidit fosforik - kjo formon GTP, molekula e së cilës hyn në reaksion. rifosforilimi me ADP - formohet ATP.

Reagimi i 6-të - dehidrogjenimi i acidit succinic me succinate dehydrogenase. Enzima transferon drejtpërdrejt hidrogjenin nga substrati (succinate) në ubiquinone në membranën e brendshme mitokondriale. Succinate dehydrogenase - kompleksi II i zinxhirit respirator mitokondrial. Koenzima në këtë reaksion është FAD.

Reagimi i 7-të - formimi i acidit malik nga enzima fumarazë. Fumaraza (hidrataza fumarate) hidraton acidin fumarik - kjo prodhon acid malik, dhe L-formë, pasi enzima është stereospecifike.

Reagimi i 8-të - formimi i oksacetatit. Reaksioni katalizohet malate dehidrogjenaza , koenzima e së cilës është NAD +. Oksalacetati i formuar nën veprimin e enzimës përfshihet sërish në ciklin e Krebsit dhe i gjithë procesi ciklik përsëritet.

Tre reaksionet e fundit janë të kthyeshme, por meqenëse NADH?H + kapet nga zinxhiri i frymëmarrjes, ekuilibri i reaksionit zhvendoset djathtas, d.m.th. drejt formimit të oksacetatit. Siç mund ta shihni, gjatë një rrotullimi të ciklit, ndodh oksidimi i plotë, "djegia" e molekulës acetil-CoA. Gjatë ciklit, formohen forma të reduktuara të koenzimave nikotinamide dhe flavine, të cilat oksidohen në zinxhirin respirator mitokondrial. Kështu, cikli i Krebsit është i lidhur ngushtë me procesin e frymëmarrjes qelizore.

Funksionet e ciklit tre acidet karboksilike te ndryshme:

· Integruese - Cikli i Krebsit është një rrugë metabolike qendrore që kombinon proceset e zbërthimit dhe sintezës së komponentëve më të rëndësishëm të qelizës.

· Anabolike - substratet e ciklit përdoren për sintezën e shumë përbërjeve të tjera: acetati i oksalit përdoret për sintezën e glukozës (glukoneogjeneza) dhe sinteza e acidit aspartik, acetil-CoA - për sintezën e hemës, α-ketoglutarati - për sintezën e acid glutamik, acetil-CoA - për sintezën e acideve yndyrore, kolesterolit, hormoneve steroide, trupave të acetonit, etj.

· Katabolike - në këtë cikël, produktet e zbërthimit të glukozës, acideve yndyrore dhe aminoacideve ketogjenike përfundojnë udhëtimin e tyre - të gjitha ato shndërrohen në acetil-CoA; acid glutamik - në acid α-ketoglutarik; aspartik - në oksaloacetat, etj.

· Në fakt energjia - një nga reaksionet e ciklit (zbërthimi i suksinil-CoA) është një reaksion fosforilimi i substratit. Gjatë këtij reaksioni, formohet një molekulë GTP (reaksioni i rifosforilimit çon në formimin e ATP).

· Dhurues i hidrogjenit - me pjesëmarrjen e tre dehidrogjenazave të varura NAD + (isocitrate, α-ketoglutarate dhe malate dehidrogjenaza) dhe dehidrogjenaza suksinate e varur nga FAD, formohen 3 NADH?H + dhe 1 FADH 2. Këto koenzima të reduktuara janë dhurues hidrogjeni për zinxhirin respirator mitokondrial, energjia e transferimit të hidrogjenit përdoret për sintezën e ATP.

· Anaplerotike - rimbushje. Sasi të konsiderueshme të substrateve të ciklit Krebs përdoren për sintezën e përbërjeve të ndryshme dhe largohen nga cikli. Një nga reaksionet që kompenson këto humbje është reaksioni i katalizuar nga piruvat karboksilaza.

Shpejtësia e reaksionit të ciklit të Krebsit përcaktohet nga nevojat energjetike të qelizës

Shpejtësia e reaksioneve të ciklit Krebs lidhet me intensitetin e procesit të frymëmarrjes së indeve dhe fosforilimin oksidativ të lidhur - kontrollin e frymëmarrjes. Të gjithë metabolitët që pasqyrojnë furnizim të mjaftueshëm me energji në qelizë janë frenues të ciklit të Krebsit. Një rritje në raportin ATP/ADP është një tregues i furnizimit të mjaftueshëm me energji të qelizës dhe redukton aktivitetin e ciklit. Një rritje në raportin e NAD + / NADH, FAD / FADH 2 tregon mungesë energjie dhe është një sinjal i përshpejtimit të proceseve të oksidimit në ciklin Krebs.

Veprimi kryesor i rregullatorëve synon aktivitetin e tre enzimave kryesore: citrate sintaza, izocitrate dehidrogjenaza dhe a-ketoglutarate dehidrogjenaza. Frenuesit alosterikë të sintazës citrate janë ATP dhe acidet yndyrore. Në disa qeliza, citrat dhe NADH luajnë rolin e frenuesve të tij. Izocitrate dehidrogjenaza aktivizohet në mënyrë alosterike nga ADP dhe frenohet duke rritur nivelet e NADH+H+.

Oriz. 5.15. Cikli i acidit trikarboksilik (cikli Krebs)

Ky i fundit është gjithashtu një frenues i a-ketoglutarat dehidrogjenazës, aktiviteti i së cilës gjithashtu zvogëlohet me rritjen e nivelit të suksinil-CoA.

Aktiviteti i ciklit të Krebsit varet kryesisht nga furnizimi i substrateve. "Rrjedhja" e vazhdueshme e substrateve nga cikli (për shembull, gjatë helmimit me amoniak) mund të shkaktojë shqetësime të konsiderueshme në furnizimin me energji të qelizave.

Rruga e pentozës fosfat e oksidimit të glukozës shërben sintezën reduktuese në qelizë.

Siç sugjeron emri, kjo rrugë prodhon fosfate pentozë, të cilat janë shumë të nevojshme për qelizën. Meqenëse formimi i pentozave shoqërohet me oksidimin dhe eliminimin e atomit të parë të karbonit të glukozës, kjo rrugë quhet edhe apotomike (kulmi- lartë).

Rruga e pentozës fosfat mund të ndahet në dy pjesë: oksiduese dhe jooksiduese. Në pjesën oksiduese, që përfshin tre reaksione, formohen NADPH?H + dhe ribuloz-5-fosfat. Në pjesën jooksiduese, ribuloza 5-fosfati shndërrohet në monosakaride të ndryshme me 3, 4, 5, 6, 7 dhe 8 atome karboni; produktet përfundimtare janë fruktoza 6-fosfat dhe 3-PHA.

· Pjesa oksiduese . Reagimi i parë-dehidrogjenimi i glukoz-6-fosfatit nga glukoz-6-fosfat dehidrogjenaza me formimin e acidit δ-lakton 6-fosfoglukonik dhe NADPH?H + (NADP + - koenzima glukoz-6-fosfat dehidrogjenaza).

Reagimi i dytë- hidroliza e 6-fosfoglukonolaktonit nga hidrolaza e glukonolaktonit. Produkti i reagimit është 6-fosfoglukonat.

Reagimi i tretë- dehidrogjenimi dhe dekarboksilimi i 6-fosfoglukonolaktonit nga enzima 6-fosfoglukonat dehidrogjenaza, koenzima e së cilës është NADP +. Gjatë reaksionit, koenzima restaurohet dhe glukoza C-1 copëtohet për të formuar ribuloz-5-fosfat.

· Pjesë jo oksiduese . Ndryshe nga i pari, oksidativ, të gjitha reaksionet e kësaj pjese të rrugës së pentozës fosfat janë të kthyeshme (Fig. 5.16)

Fig. 5.16 Pjesa oksiduese e rrugës së pentozës fosfat (Variant F)

Ribuloza 5-fosfati mund të izomerizohet (enzima - ketoizomeraza ) në ribozë-5-fosfat dhe epimerizohet (enzima - epimeraza ) në ksilulozë-5-fosfat. Kjo pasohet nga dy lloje reaksionesh: transketolaza dhe transaldolaza.

Transketolaza(koenzima - tiaminë pirofosfat) ndan një fragment me dy karbon dhe e transferon atë në sheqerna të tjerë (shih diagramin). Transaldolaza transporton fragmente me tre karbon.

Riboza 5-fosfati dhe ksiluloza 5-fosfati reagojnë së pari. Ky është një reaksion transketolazë: fragmenti 2C transferohet nga ksilulozë-5-fosfati në ribozë-5-fosfat.

Dy komponimet që rezultojnë më pas reagojnë me njëri-tjetrin në një reaksion transaldolazë; në këtë rast, si rezultat i transferimit të fragmentit 3C nga sedoheptuloz-7-fosfati në 3-PHA, formohen eritrozë-4-fosfat dhe fruktozë-6-fosfat Ky është varianti F i rrugës së pentozës . Është karakteristikë e indit dhjamor.

Megjithatë, reaksionet mund të marrin një rrugë të ndryshme (Fig. 5.17 Kjo rrugë është caktuar si L-variant). Ndodh në mëlçi dhe organe të tjera. Në këtë rast, oktuloza-1,8-difosfati formohet në reaksionin e transaldolazës.

Fig.5.17. Rruga e pentozës fosfat (apotomike) e metabolizmit të glukozës (oktulozë, ose variant L)

Eritroza 4-fosfati dhe fruktoza 6-fosfati mund të hyjnë në një reaksion transketolazë, duke rezultuar në formimin e fruktozës 6-fosfat dhe 3-PHA.

Ekuacioni i përgjithshëm për pjesët oksiduese dhe jo-oksiduese të rrugës së pentozës fosfat mund të përfaqësohet si më poshtë:

Glukoza-6-P + 7H 2 O + 12NADP + 5 Pentoso-5-P + 6CO 2 + 12 NADPH?H + + Fn.

Metabolizmi

Metabolizmi është shkëmbimi i energjisë që ndodh në trupin tonë. Ne thithim oksigjen dhe nxjerrim dioksid karboni. Vetëm një qenie e gjallë mund të marrë diçka nga mjedisi dhe kthejeni atë në një formë tjetër.

Le të themi se vendosëm të hamë mëngjes dhe hëngrëm bukë dhe pulë. Buka është karbohidrate, pula është proteina.
Gjatë kësaj kohe, karbohidratet e tretura do të shpërbëhen në monosakaride dhe proteinat në aminoacide.
Kjo është faza fillestare - katabolizmi. Në këtë fazë, strukturat komplekse ndahen në më të thjeshta.

Gjithashtu, si shembull, mund të përmendim rinovimin e sipërfaqes së lëkurës. Ato ndryshojnë vazhdimisht. Kur shtresa e sipërme e lëkurës vdes, makrofagët heqin qelizat e vdekura dhe shfaqen inde të reja. Krijohet duke mbledhur proteina nga komponimet organike. Kjo ndodh në ribozomet. Tërësia e veprimeve të formimit të një përbërje komplekse (proteine) nga një e thjeshtë (aminoacide) quhet anabolizëm.

Anabolizmi:

• lartësia,
• rritje,
• shtrirje.

Katabolizmi:

• ndarja,
• ndarje,
• zvogëlohet.

Ju mund ta mbani mend emrin duke shikuar filmin "Anabolics". Aty po flasim për atletët që përdorin ilaçe anabolike për të rritur dhe rritur masën muskulore.

Çfarë është cikli i Krebsit?

Në vitet '30 të shekullit të 20-të, shkencëtari Hans Krebs studioi ure. Më pas ai shkon në Angli dhe arrin në përfundimin se disa enzima katalizohen në trupin tonë. Për këtë ai u nderua me çmimin Nobel.

Ne marrim energji nga glukoza që përmbahet në qelizat e kuqe të gjakut. Mitokondria ndihmon në shndërrimin e dekstrozës në energji. Produkti përfundimtar më pas konvertohet në adenozinë trifosfat, ose ATP. Është ATP që është vlera kryesore trupi. Substanca që rezulton ngop organet e trupit tonë me energji. Glukoza në vetvete nuk mund të shndërrohet në ATP, kjo kërkon mekanizma komplekse. Ky tranzicion quhet Cikli i Krebsit.

Cikli i Krebsit- Këto janë transformime kimike të vazhdueshme që ndodhin brenda çdo qenieje të gjallë. Kështu quhet sepse procedura përsëritet pa u ndalur. Si rezultat i këtij fenomeni, ne fitojmë acid adenozintrifosforik, i cili konsiderohet jetik për ne.

Një kusht i rëndësishëm është frymëmarrja e qelizave. Gjatë të gjitha fazave, oksigjeni duhet të jetë i pranishëm. Aktiv në këtë fazë krijohen edhe aminoacide dhe karbohidrate të reja. Këta elementë luajnë rolin e ndërtuesve të trupit, mund të themi se ky fenomen luan një rol tjetër domethënës - ndërtimi. Për efektivitetin e këtyre funksioneve nevojiten mikroelemente dhe makroelemente të tjera dhe vitamina. Nëse ka mungesë të të paktën një elementi, funksionimi i organeve prishet.

Fazat e ciklit të Krebsit

Këtu, një molekulë e glukozës ndahet në dy pjesë të acidit piruvik. Është një lidhje e rëndësishme në procesin metabolik dhe funksioni i mëlçisë varet prej tij. Gjendet në shumë fruta dhe manaferra. Shpesh përdoret për qëllime kozmetike. Si rezultat, acidi laktik mund të shfaqet ende. Gjendet në qelizat e gjakut, trurin dhe muskujt. Më pas marrim koenzimën A. Funksioni i saj është të transportojë karbonin në pjesë të ndryshme të trupit. Kur kombinohet me oksalat, marrim citrat. Koenzima A shpërbëhet plotësisht, dhe ne gjithashtu marrim një molekulë uji.

Në të dytën, uji ndahet nga citrati. Si rezultat, shfaqet një përbërje akatin, e cila do të ndihmojë në marrjen e isocitratit. Kështu, për shembull, mund të zbulojmë cilësinë e frutave dhe lëngjeve, nektarit. NADH është formuar - është e nevojshme për proceset oksiduese dhe metabolizmin.
Ndodh procesi i kombinimit me ujin dhe lirohet energjia e adenozinës trifosfatit. Përgatitja e oksalocetatit. Funksionet në mitokondri.

Për çfarë arsye ngadalësohet metabolizmi i energjisë?

Trupi ynë ka aftësinë të përshtatet me ushqimin, lëngjet dhe sasinë që lëvizim. Këto gjëra ndikojnë shumë në metabolizmin tuaj.
Edhe në ato kohë të largëta, njerëzimi mbijetoi në kushte të vështira të motit me sëmundje, uri dhe dështim të të korrave. Tani mjekësia ka ecur përpara, kështu që në vendet e zhvilluara njerëzit filluan të jetojnë më gjatë dhe të fitojnë para më të mira pa vënë të gjitha përpjekjet e tyre për të. Në ditët e sotme, njerëzit konsumojnë më shpesh miell dhe produkte ëmbëlsirash të ëmbla dhe ushtrohen pak. Kjo mënyrë jetese çon në një ngadalësim të funksionimit të elementeve.

Për të shmangur këtë, së pari duhet të përfshini agrumet në dietën tuaj. Ato përmbajnë një kompleks vitaminash dhe substanca të tjera të rëndësishme. Acidi citrik që përmbahet në përbërjen e tij luan një rol të rëndësishëm. Ai luan një rol në ndërveprimin kimik të të gjitha enzimave dhe është emëruar pas ciklit të Krebsit.

Ngrënia e frutave të agrumeve do të ndihmojë në zgjidhjen e problemit të ndërveprimit të energjisë, edhe nëse ndiqni imazh i shëndetshëm jeta. Nuk duhet të hani shpesh portokall dhe mandarina, pasi ato mund të irritojnë muret e stomakut. Pak nga gjithçka.

CIKLI I ACIDEVE TRIKARBOKSILIKE (CIKLI KREBS)

Glikoliza konverton glukozën në piruvat dhe prodhon dy molekula ATP nga një molekulë glukoze - një pjesë e vogël e energjisë potenciale të asaj molekule.

Në kushte aerobike, piruvati shndërrohet nga glikoliza në acetil-CoA dhe oksidohet në CO2 në ciklin e acidit trikarboksilik (cikli i acidit citrik). Në këtë rast, elektronet e lëshuara në reaksionet e këtij cikli kalojnë përmes NADH dhe FADH 2 deri në 0 2 - pranuesi përfundimtar. Transporti i elektroneve shoqërohet me krijimin e një gradienti protoni në membranën mitokondriale, energjia e të cilit përdoret më pas për sintezën e ATP si rezultat i fosforilimit oksidativ. Le të shqyrtojmë këto reagime.

Në kushte aerobike, acidi piruvik (faza e parë) i nënshtrohet dekarboksilimit oksidativ, më efikas se shndërrimi në acid laktik, me formimin e acetil-CoA (faza e dytë), e cila mund të oksidohet në produktet përfundimtare të zbërthimit të glukozës - CO 2 dhe H. 2 0 (faza e 3-të). G. Krebs (1900-1981), një biokimist gjerman, pasi kishte studiuar oksidimin e acideve organike individuale, kombinoi reagimet e tyre në një cikël të vetëm. Prandaj, cikli i acidit trikarboksilik shpesh quhet cikli i Krebsit për nder të tij.

Oksidimi i acidit piruvik në acetil-CoA ndodh në mitokondri me pjesëmarrjen e tre enzimave (piruvat dehidrogjenaza, lipoamide dehidrogjenaza, lipoil acetiltransferaza) dhe pesë koenzima (NAD, FAD, pirofosfati tiaminë, amid i acidit lipoik A, koen). Këto katër koenzima përmbajnë vitamina B (B x, B 2, B 3, B 5), gjë që tregon nevojën për këto vitamina për oksidimin normal të karbohidrateve. Nën ndikimin e këtij sistemi kompleks enzimë, piruvati shndërrohet në një reaksion dekarboksilimi oksidativ në formën aktive të acidit acetik - acetil koenzima A:

Në kushte fiziologjike, piruvat dehidrogjenaza është një enzimë ekskluzivisht e pakthyeshme, e cila shpjegon pamundësinë e shndërrimit të acideve yndyrore në karbohidrate.

Prania e një lidhjeje me energji të lartë në molekulën acetil-CoA tregon reaktivitetin e lartë të këtij përbërësi. Në veçanti, acetil-CoA mund të veprojë në mitokondri për të gjeneruar energji në mëlçi, acetil-CoA i tepërt përdoret për sintezën e trupave të ketonit në citozol, ai merr pjesë në sintezën e molekulave komplekse si steroidet dhe acidet yndyrore;

Acetyl-CoA i marrë në reaksionin e dekarboksilimit oksidativ të acidit piruvik hyn në ciklin e acidit trikarboksilik (cikli Krebs). Cikli i Krebsit, rruga përfundimtare katabolike për oksidimin e karbohidrateve, yndyrave dhe aminoacideve, është në thelb një "kazan metabolik". Reaksionet e ciklit të Krebsit, të cilat ndodhin ekskluzivisht në mitokondri, quhen gjithashtu cikli i acidit citrik ose cikli i acidit trikarboksilik (cikli TCA).

Një nga funksionet më të rëndësishme të ciklit të acidit trikarboksilik është gjenerimi i koenzimave të reduktuara (3 molekula NADH + H + dhe 1 molekulë FADH 2) e ndjekur nga transferimi i atomeve të hidrogjenit ose elektroneve të tyre në pranuesin përfundimtar - oksigjenin molekular. Ky transport shoqërohet me një rënie të madhe të energjisë së lirë, një pjesë e së cilës përdoret në procesin e fosforilimit oksidativ për ruajtje në formën e ATP. Është e qartë se cikli i acidit trikarboksilik është aerobik, i varur nga oksigjeni.

1. Reaksioni fillestar i ciklit të acidit trikarboksilik është kondensimi i acetil-CoA dhe acidit oksaloacetik me pjesëmarrjen e enzimës së matricës mitokondriale citrate sintaza për të formuar acidin citrik.

2. Nën ndikimin e enzimës akonitazë, e cila katalizon heqjen e një molekule uji nga citrati, kjo e fundit kthehet

tek acidi cis-akonitik. Uji kombinohet me acidin cis-akonitik, duke u shndërruar në acid izocitrik.

3. Më pas enzima izocitrate dehidrogjenaza katalizon reaksionin e parë të dehidrogjenazës në ciklin e acidit citrik, kur acidi izocitric shndërrohet nga dekarboksiliimi oksidativ në acid α-ketoglutarik:

Në këtë reaksion formohen molekula e parë e CO 2 dhe molekula e parë e ciklit NADH 4- H +.

4. Shndërrimi i mëtejshëm i acidit α-ketoglutarik në succinil-CoA katalizohet nga kompleksi multienzim i dehidrogjenazës α-ketoglutarike. Ky reagim është kimikisht analog me reaksionin e piruvat dehidrogjenazës. Ai përfshin acid lipoik, tiaminë pirofosfat, HS-KoA, NAD +, FAD.

Si rezultat i këtij reaksioni, përsëri formohet një molekulë NADH + H + dhe CO 2.

5. Molekula succinyl-CoA ka një lidhje me energji të lartë, energjia e së cilës ruhet në reaksionin e ardhshëm në formën e GTP. Nën ndikimin e enzimës succinyl-CoA sintetazë, succinil-CoA shndërrohet në acid succinic të lirë. Vini re se acidi succinic mund të merret gjithashtu nga metilmalonil-CoA nga oksidimi i acideve yndyrore me një numër tek atomesh karboni.

Ky reagim është një shembull i fosforilimit të substratit, pasi molekula GTP me energji të lartë në këtë rast formohet pa pjesëmarrjen e zinxhirit të transportit të elektroneve dhe oksigjenit.

6. Acidi succinic oksidohet në acid fumarik në reaksionin succinate dehydrogenase. Succinate dehydrogenase, një enzimë tipike që përmban hekur-squfur, koenzima e së cilës është FAD. Suksinat dehidrogjenaza është e vetmja enzimë e ankoruar në membranën e brendshme mitokondriale, ndërsa të gjitha enzimat e tjera të ciklit janë të vendosura në matricën mitokondriale.

7. Kjo pasohet nga hidratimi i acidit fumarik në acid malik nën ndikimin e enzimës fumarazë në një reaksion të kthyeshëm në kushte fiziologjike:

8. Reaksioni përfundimtar i ciklit të acidit trikarboksilik është reaksioni i malate dehidrogjenazës me pjesëmarrjen e enzimës aktive mitokondriale NAD~-dehidrogjenaza malate e varur, në të cilën formohet molekula e tretë e NADH + H + të reduktuar:

Formimi i acidit oksaloacetik (oksaloacetat) përfundon një rrotullim të ciklit të acidit trikarboksilik. Acidi oksalacetik mund të përdoret në oksidimin e një molekule të dytë të acetil-CoA, dhe ky cikël reaksionesh mund të përsëritet shumë herë, duke çuar vazhdimisht në prodhimin e acidit oksaloacetik.

Kështu, oksidimi i një molekule të acetil-CoA në ciklin TCA si një substrat i ciklit çon në prodhimin e një molekule GTP, tre molekulave NADP + H + dhe një molekule FADH 2. Oksidimi i këtyre agjentëve reduktues në zinxhirin e oksidimit biologjik

Lenicioni çon në sintezën e 12 molekulave ATP. Kjo llogaritje është e qartë nga tema "Oksidimi biologjik": përfshirja e një molekule NAD + në sistemin e transportit të elektroneve shoqërohet përfundimisht me formimin e 3 molekulave ATP, përfshirja e një molekule FADH 2 siguron formimin e 2 molekulave ATP, dhe një molekulë GTP është e barabartë me 1 molekulë ATP.

Vini re se dy atome karboni të adetil-CoA hyjnë në ciklin e acidit trikarboksilik dhe dy atome karboni dalin nga cikli si CO 2 në reaksionet e dekarboksilimit të katalizuara nga dehidrogjenaza izocitrate dhe dehidrogjenaza alfa-ketoglutarate.

Me oksidimin e plotë të një molekule glukoze në kushte aerobike në C0 2 dhe H 2 0, formimi i energjisë në formën e ATP është:

• 4 molekula ATP gjatë shndërrimit të një molekule glukoze në 2 molekula të acidit piruvik (glikoliza);
• 6 molekula ATP të formuara në reaksionin e 3-fosfogliceraldehid dehidrogjenazës (glikoliza);
• 30 molekula ATP formohen gjatë oksidimit të dy molekulave të acidit piruvik në reaksionin e piruvat dehidrogjenazës dhe në transformimet e mëvonshme të dy molekulave të acetil-CoA në CO 2 dhe H 2 0 në ciklin e acidit trikarboksilik. Prandaj, energjia totale e prodhuar nga oksidimi i plotë i një molekule glukoze mund të jetë 40 molekula ATP. Megjithatë, duhet pasur parasysh se gjatë oksidimit të glukozës konsumohen dy molekula ATP në fazën e shndërrimit të glukozës në glukozë-6-fosfat dhe në fazën e shndërrimit të fruktozës-6-fosfatit në fruktozë-1,6-. difosfat. Prandaj, prodhimi "neto" i energjisë nga oksidimi i një molekule glukoze është 38 molekula ATP.

Ju mund të krahasoni energjinë e glikolizës anaerobe dhe katabolizmit aerobik të glukozës. Nga 688 kcal energji që përmban teorikisht 1 gram molekulë glukoze (180 g), 20 kcal janë në dy molekula ATP të formuara në reaksionet e glikolizës anaerobe, dhe 628 kcal teorikisht mbeten në formën e acidit laktik.

Në kushte aerobike, nga 688 kcal të një molekule gram glukoze në 38 molekula ATP, fitohen 380 kcal. Kështu, efikasiteti i përdorimit të glukozës në kushte aerobike është afërsisht 19 herë më i lartë se në glikolizën anaerobe.

Duhet të theksohet se të gjitha reaksionet e oksidimit (oksidimi i triozofosfatit, acidi piruvik, katër reaksione oksidimi të ciklit të acidit trikarboksilik) konkurrojnë në sintezën e ATP nga ADP dhe fosfori (efekti Pasteur). Kjo do të thotë që molekula që rezulton NADH + H + në reaksionet e oksidimit ka një zgjedhje midis reaksioneve të sistemit të frymëmarrjes, duke transferuar hidrogjenin në oksigjen dhe enzimën LDH, duke transferuar hidrogjenin në acidin piruvik.

Në fazat e hershme të ciklit të acidit trikarboksilik, acidet e tij mund të largohen nga cikli për të marrë pjesë në sintezën e komponimeve të tjera qelizore pa ndërprerë funksionimin e vetë ciklit. Faktorë të ndryshëm përfshihen në rregullimin e aktivitetit të ciklit të acidit trikarboksilik. Ndër to duhet përmendur në radhë të parë furnizimi me molekulat acetil-CoA, aktiviteti i kompleksit piruvat dehidrogjenazë, aktiviteti i përbërësve të zinxhirit respirator dhe fosforilimi oksidativ i shoqëruar, si dhe niveli i acidit oksaloacetik.

Oksigjeni molekular nuk është i përfshirë drejtpërdrejt në ciklin e acidit trikarboksilik, por reagimet e tij kryhen vetëm në kushte aerobike, pasi NAD ~ dhe FAD mund të rigjenerohen në mitokondri vetëm duke transferuar elektrone në oksigjen molekular. Duhet theksuar se glikoliza, ndryshe nga cikli i acidit trikarboksilik, është e mundur edhe në kushte anaerobe, pasi NAD~ rigjenerohet gjatë kalimit të acidit piruvik në acid laktik.

Përveç formimit të ATP, cikli i acidit trikarboksilik ka një kuptim tjetër të rëndësishëm: cikli siguron struktura ndërmjetëse për biosinteza të ndryshme të trupit. Për shembull, shumica e atomeve të porfirinave vijnë nga succinil-CoA, shumë aminoacide janë derivate të acideve α-ketoglutarike dhe oksaloacetike, dhe acidi fumarik ndodh në procesin e sintezës së uresë. Kjo tregon integritetin e ciklit të acidit trikarboksilik në metabolizmin e karbohidrateve, yndyrave dhe proteinave.

Siç tregojnë reagimet e glikolizës, aftësia e shumicës së qelizave për të gjeneruar energji qëndron në mitokondritë e tyre. Numri i mitokondrive në inde të ndryshme lidhet me funksionet fiziologjike të indeve dhe pasqyron aftësinë e tyre për të marrë pjesë në kushte aerobike. Për shembull, qelizat e kuqe të gjakut nuk kanë mitokondri dhe për këtë arsye nuk kanë aftësinë për të gjeneruar energji duke përdorur oksigjenin si pranues përfundimtar të elektroneve. Sidoqoftë, në muskujt e zemrës që funksionojnë në kushte aerobike, gjysma e vëllimit të citoplazmës qelizore përfaqësohet nga mitokondria. Mëlçia varet gjithashtu nga kushtet aerobike për funksionet e saj të ndryshme, dhe hepatocitet e gjitarëve përmbajnë deri në 2 mijë mitokondri për qelizë.

Mitokondria përfshin dy membrana - të jashtme dhe të brendshme. Membrana e jashtme është më e thjeshtë, e përbërë nga 50% yndyrna dhe 50% proteina dhe ka relativisht pak funksione. Membrana e brendshme është strukturore dhe funksionale më komplekse. Përafërsisht 80% e vëllimit të tij janë proteina. Ai përmban shumicën e enzimave të përfshira në transportin e elektroneve dhe fosforilimin oksidativ, ndërmjetës metabolikë dhe nukleotide adenine midis citosolit dhe matricës mitokondriale.

Nukleotide të ndryshme të përfshira në reaksionet redoks, si NAD +, NADH, NADP +, FAD dhe FADH 2, nuk depërtojnë në membranën e brendshme mitokondriale. Acetyl-CoA nuk mund të lëvizë nga ndarja mitokondriale në citosol, ku kërkohet për sintezën e acideve yndyrore ose steroleve. Prandaj, acetil-CoA intramitokondriale shndërrohet në reaksionin e sintazës citrate të ciklit të acidit trikarboksilik dhe hyn në citosol në këtë formë.

Të gjithë e dinë këtë për funksionimin normal Trupi ka nevojë për një furnizim të rregullt të një numri të lëndëve ushqyese që janë të nevojshme për një metabolizëm të shëndetshëm dhe, në përputhje me rrethanat, ekuilibrin e proceseve të prodhimit dhe shpenzimit të energjisë. Procesi i prodhimit të energjisë, siç dihet, ndodh në mitokondri, të cilat falë kësaj veçorie quhen qendra energjetike të qelizave. Dhe sekuenca reaksionet kimike, i cili ju lejon të merrni energji për punën e çdo qelize të trupit, quhet cikli i Krebsit.

Cikli Krebs - mrekulli që ndodhin në mitokondri

Energjia e marrë përmes ciklit Krebs (gjithashtu cikli TCA - cikli i acidit trikarboksilik) shkon në nevojat e qelizave individuale, të cilat nga ana tjetër përbëjnë inde të ndryshme dhe, në përputhje me rrethanat, organe dhe sisteme të trupit tonë. Meqenëse trupi thjesht nuk mund të ekzistojë pa energji, mitokondritë po punojnë vazhdimisht për të furnizuar vazhdimisht qelizat me energjinë që u nevojitet.

Adenozina trifosfat (ATP) - ky përbërës është një burim universal i energjisë i nevojshëm për të gjitha proceset biokimike në trupin tonë.

Cikli TCA është rruga qendrore metabolike, si rezultat i së cilës përfundon oksidimi i metabolitëve:

• acide yndyrore;
• aminoacide;
• monosakaridet.

Gjatë zbërthimit aerobik, këto biomolekula ndahen në molekula më të vogla që përdoren për të prodhuar energji ose për të sintetizuar molekula të reja.

Cikli i acidit trikarboksilik përbëhet nga 8 faza, d.m.th. reagimet:

1. Formimi i acidit citrik:

2. Formimi i acidit izocitrik:

3. Dehidrogjenimi dhe dekarboksilimi i drejtpërdrejtë i acidit izocitrik.

4. Dekarboksilimi oksidativ i acidit α-ketoglutarik

5. Fosforilimi i substratit

6. Dehidrogjenimi i acidit succinic me succinate dehydrogenase

7. Formimi i acidit malik nga enzima fumaraza

8. Formimi i oksalacetatit

Kështu, pas përfundimit të reagimeve që përbëjnë ciklin e Krebsit:

• një molekulë acetil-CoA (e formuar si rezultat i zbërthimit të glukozës) oksidohet në dy molekula të dioksidit të karbonit;
• tre molekula NAD reduktohen në NADH;
• një molekulë FAD reduktohet në FADN 2;
• formohet një molekulë GTP (ekuivalente me ATP).

Molekulat NADH dhe FADH 2 veprojnë si bartës të elektroneve dhe përdoren për të prodhuar ATP në hapin tjetër të metabolizmit të glukozës - fosforilimin oksidativ.

Funksionet e ciklit të Krebsit:

• katabolik (oksidimi i mbetjeve acetil të molekulave të karburantit në produktet përfundimtare metabolike);
• anabolik (substrate të ciklit Krebs - baza për sintezën e molekulave, duke përfshirë aminoacidet dhe glukozën);
• integrues (TCC është lidhja midis reaksioneve anabolike dhe katabolike);
• dhurues i hidrogjenit (furnizimi i 3 NADH.H + dhe 1 FADH 2 në zinxhirin respirator mitokondrial);
• energji.

Mungesa e elementëve të nevojshëm për funksionimin normal të ciklit të Krebsit mund të çojë në probleme serioze në trup që lidhen me mungesën e energjisë.

Falë fleksibilitetit metabolik, trupi është në gjendje të përdorë jo vetëm glukozën si burim energjie, por edhe yndyrnat, ndarja e të cilave prodhon gjithashtu molekula që formojnë acidin piruvik (të përfshirë në ciklin e Krebsit). Kështu, një cikël TCA që rrjedh siç duhet siguron energji dhe blloqe ndërtimi për formimin e molekulave të reja.

Cikli i acidit trikarboksilik njihet gjithashtu si cikli i Krebsit, pasi ekzistenca e një cikli të tillë u propozua nga Hans Krebs në 1937.
Për këtë, 16 vjet më vonë ai u nderua me Çmimin Nobel në Fiziologji ose Mjekësi. Kjo do të thotë se zbulimi është mjaft domethënës. Cili është kuptimi i këtij cikli dhe pse është kaq i rëndësishëm?

Çfarëdo që mund të thotë dikush, ju ende duhet të filloni shumë larg. Nëse keni vendosur të lexoni këtë artikull, atëherë e dini të paktën nga dora e parë se burimi kryesor i energjisë për qelizat është glukoza. Ai është vazhdimisht i pranishëm në gjak në një përqendrim pothuajse konstant - për këtë ekzistojnë mekanizma të veçantë që ruajnë ose çlirojnë glukozën.

Brenda çdo qelize ka mitokondri - organele individuale ("organet" e qelizës) që përpunojnë glukozën për të prodhuar një burim energjie ndërqelizore - ATP. ATP (acidi adenozintrifosforik) është i gjithanshëm dhe shumë i përshtatshëm për t'u përdorur si burim energjie: ai përfshihet drejtpërdrejt në proteina, duke u siguruar atyre energji. Shembulli më i thjeshtë është proteina miozina, falë së cilës muskujt janë në gjendje të tkurren.

Glukoza nuk mund të shndërrohet në ATP, pavarësisht se ajo përmban numër i madh energji. Si ta nxjerrim këtë energji dhe ta drejtojmë në drejtimin e duhur, pa iu drejtuar mjeteve barbare (sipas standardeve qelizore) si djegia? Është e nevojshme të përdoren zgjidhje, pasi enzimat (katalizatorët e proteinave) lejojnë që disa reagime të zhvillohen shumë më shpejt dhe me efikasitet.

Faza e parë është shndërrimi i një molekule glukoze në dy molekula piruvati (acidi piruvik) ose laktat (acidi laktik). Në këtë rast, një pjesë e vogël (rreth 5%) e energjisë së ruajtur në molekulën e glukozës lirohet. Laktati prodhohet nga oksidimi anaerobik - domethënë në mungesë të oksigjenit. Ekziston gjithashtu një mënyrë për të kthyer glukozën në kushte anaerobe në dy molekula të etanolit dhe dioksidit të karbonit. Ky quhet fermentim, dhe ne nuk do ta shqyrtojmë këtë metodë.


...Ashtu siç nuk do të shqyrtojmë në detaje mekanizmin e vetë glikolizës, pra, zbërthimin e glukozës në piruvat. Sepse, për të cituar Leinger, "Shndërrimi i glukozës në piruvat katalizohet nga dhjetë enzima që veprojnë në sekuencë". Të interesuarit mund të hapin një libër shkollor për biokiminë dhe të njihen në detaje me të gjitha fazat e procesit - është studiuar shumë mirë.

Duket se rruga nga piruvati në dioksid karboni duhet të jetë mjaft e thjeshtë. Por rezulton se ndodh përmes një procesi me nëntë hapa të quajtur cikli i acidit trikarboksilik. Kjo kontradiktë e dukshme me parimin e ekonomisë (a nuk mund të ishte më e thjeshtë?) shpjegohet pjesërisht me faktin se cikli lidh disa rrugë metabolike: substancat e formuara në cikël janë pararendëse të molekulave të tjera që nuk janë më të lidhura me frymëmarrjen (për shembull, aminoacidet), dhe çdo përbërës tjetër që do të hidhet përfundimisht hyn në cikël dhe ose "digjen" për energji ose riciklohen në ato që janë në mungesë.

Hapi i parë, i cili tradicionalisht konsiderohet në lidhje me ciklin e Krebsit, është dekarboksilimi oksidativ i piruvatit në një mbetje acetil (Acetil-CoA). CoA, nëse dikush nuk e di, është koenzima A, e cila përmban një grup tiol mbi të cilin mund të transferojë një mbetje acetil.


Shpërbërja e yndyrave çon edhe në acetilet, të cilat gjithashtu hyjnë në ciklin e Krebsit. (Ato sintetizohen në një mënyrë të ngjashme - nga Acetyl-CoA, gjë që shpjegon faktin se yndyrat pothuajse gjithmonë përmbajnë vetëm acide me një numër të barabartë atomesh karboni).

Acetyl-CoA kondensohet me një molekulë oksaloacetati për të prodhuar citrate. Kjo çliron koenzimën A dhe një molekulë uji. Kjo fazë është e pakthyeshme.

Citrati dehidrogjenohet në cis-akonitat, acidi i dytë trikarboksilik në cikël.

Cis-aconitate bashkon mbrapsht një molekulë uji, duke u kthyer në acid izocitric. Kjo dhe fazat e mëparshme janë të kthyeshme. (Enzimat katalizojnë si reagimet e përparme ashtu edhe ato të kundërta - ju e dini këtë, apo jo?)

Acidi izocitrik dekarboksilohet (në mënyrë të pakthyeshme) dhe oksidohet njëkohësisht, duke dhënë acid ketoglutarik. Në të njëjtën kohë, NAD+, duke u restauruar, kthehet në NADH.

Faza tjetër është dekarboksilimi oksidativ. Por në këtë rast nuk formohet suksinati, por suksinil-CoA, i cili hidrolizohet në fazën tjetër, duke e drejtuar energjinë e çliruar në sintezën e ATP.

Në këtë rast, formohet një molekulë tjetër NADH dhe një molekulë FADH2 (një koenzimë e ndryshme nga NAD, e cila, megjithatë, mund të oksidohet dhe reduktohet, duke ruajtur dhe çliruar energji).

Rezulton se oksaloacetati funksionon si katalizator - nuk grumbullohet dhe nuk konsumohet gjatë procesit. Kjo është e vërtetë - përqendrimi i oksaloacetatit në mitokondri mbahet mjaft i ulët. Si të shmangni akumulimin e produkteve të tjera, si të koordinoni të tetë fazat e ciklit?

Për këtë, siç doli, ekzistojnë mekanizma të veçantë - një lloj reagimi negativ. Sapo përqendrimi i një produkti rritet mbi normalen, ai bllokon punën e enzimës përgjegjëse për sintezën e tij. Dhe për reaksionet e kthyeshme është edhe më e thjeshtë: kur përqendrimi i produktit tejkalohet, reagimi thjesht fillon të shkojë në drejtim të kundërt.

Dhe disa komente të tjera të vogla