Кребсов циклус је лак

Садржај

• Гликолиза: подешавање фазе
• Кребсов циклус: Сажетак капсуле
• Зароните дубље у Кребсове цикличке реакције
• Мнемонијак за студенте

Кребсов циклус, назван по добитнику Нобелове награде и физиологу 1953. Хансу Кребсу, представља низ метаболичких реакција које се одвијају у митохондријама еукариотских ћелија. Једноставније речено, то значи да бактерије немају ћелијску машину за Кребсов циклус, па је то ограничено на биљке, животиње и гљивице.

Глукоза је молекул који се на крају метаболише живим бићима да би се добила енергија у облику аденосин трифосфата или АТП. Глукоза се у организму може складиштити у различитим облицима; гликоген је нешто више од дугог ланца молекула глукозе који се чува у ћелијама мишића и јетре, док дијетални угљени хидрати, протеини и масти имају компоненте које се такође могу метаболизирати у глукозу. Када молекул глукозе уђе у ћелију, у цитоплазми се разграђује у пируват.

Шта ће се даље десити зависи од тога да ли пируват улази у аеробни пут дисања (уобичајени резултат) или пут лактатне ферментације (користи се у вежбама високог интензитета или ускраћивању кисеоника) пре него што на крају омогући производњу АТП-а и ослобађање угљен-диоксида ( ЦО₂) и воде (Х₂О) као нуспроизводи.

Кребсов циклус - који се такође назива циклус лимунске киселине или циклус трикарбоксилне киселине (ТЦА) - први је корак у аеробном путу и ​​делује непрекидно на синтетизацији довољне количине супстанце која се зове оксалоацетат како би се циклус одржао, мада, као што желите видите, ово у ствари нису циклуси „мисије“. Кребсов циклус нуди и друге погодности. Будући да укључује неких осам реакција (и према томе, девет ензима) који укључују девет различитих молекула, корисно је развити алате како би важне тачке циклуса били равно у вашем уму.

Гликолиза: подешавање фазе

Глукоза је шећер-угљеник (хексоза) шећер који је у природи обично у облику прстена. Као и сви моносахариди (шећерни мономери), он се састоји од угљеника, водоника и кисеоника у односу 1-2-1, са формулом Ц₆Х₁₂О₆. То је један од крајњих продуката метаболизма протеина, угљених хидрата и масних киселина и служи као гориво у свакој врсти организма, од једноцеличних бактерија, до људи и већих животиња.

Гликолиза је анаеробна у строгом смислу "без кисеоника". Односно, реакције се одвијају било да О₂ је присутан у ћелијама или не. Пазите да то разликујете од „кисеоника Не сме бити сада, "иако је то случај са неким бактеријама које заправо убијају кисеоником и познате су као облигати анаероби.

У реакцијама гликолизе, шестеро-угљенска глукоза је у почетку фосфорилирана - то јест, њој је приложена фосфатна група. Добијени молекул је фосфорилирани облик фруктозе (воћног шећера). Овај молекул се затим други пут фосфорилира. Свака од ових фосфорилација захтева молекулу АТП-а, који се претварају у аденозин-дифосфат или АДП. Молекуло са шест угљеника се затим претвара у два молекула са три угљеника, који се брзо претварају у пируват. Уз пут, приликом прераде оба молекула, 4 АТП се производе уз помоћ два молекула НАД + (никотинамид аденин динуклеотида) који се претварају у два молекула НАДХ. Тако за сваки молекул глукозе који улази у гликолизу ствара се мрежа од два АТП, два пирувата и два НАДХ, док се два НАД + троше.

Кребсов циклус: Сажетак капсуле

Као што је претходно напоменуто, судбина пирувата зависи од метаболичких потреба и окружења организма у питању. У прокариотима гликолиза плус ферментација обезбеђује готово све енергетске потребе појединих ћелија, мада су се неки од ових организама развили ланци за транспорт електрона који им омогућавају да користе кисеоник за ослобађање АТП од метаболита (производа) гликолизе. Код прокариота, као и код свих еукариота, осим квасца, ако нема кисеоника или ако се енергијом потреба ћелија не може у потпуности удовољити аеробним дисањем, пируват се претвара у млечну киселину ферментацијом под утицајем ензима лактат дехидрогеназа или ЛДХ .

Пируват намењен Кребсовом циклусу креће се из цитоплазме преко мембране ћелијских органела (функционалних компоненти у цитоплазми) названих митохондрије. Једном када се у митохондријалном матриксу, која је својеврсна цитоплазма самих митохондрија, под утицајем ензима пируват дехидрогеназа претвара у друго једињење са три угљеника названо ацетил коенцим А или ацетил ЦоА. Многи ензими могу се одабрати из хемијске линије због „-асе“ суфикса који деле.

У овом тренутку требали бисте се користити дијаграмом који детаљно описује Кребсов циклус, јер је то једини начин да смислено следите даље; погледајте Ресурсе за пример.

Разлог због којег је Кребсов циклус назван као такав је тај што је један од његових главних производа, оксалоацетат, такође реактант. Односно, када ацетил ЦоА са два угљеника створен из пирувата уђе у циклус из „узводно“, он реагује са оксалоацетатом, четворо-угљеничном молекулом и формира цитрат, молекулу са шест угљеника. Цитрат, симетричан молекул, садржи три карбоксилне групе, који имају облик (-ЦООХ) у свом протонираном облику и (-ЦОО-) у свом непротонираном облику. Управо овај трио карбоксилних група овом појму даје назив „трикарбоксилна киселина“. Синтеза се покреће додавањем молекула воде, што ствара реакцију кондензације и губитак коензима А дела ацетил ЦоА.

Цитрат се затим преуређује у молекул са истим атомима у различитом распореду, што се подесно назива изоцитрат. Овај молекул затим даје ЦО₂ да постане једињење α-кетоглутарата са пет угљеника, а у следећем кораку догоди се иста ствар, при чему α-кетоглутарат губи ЦО₂ уз поврат коензима А да би постао сукцинил ЦоА. Овај молекул са четири угљеника постаје сукцинан губитком ЦоА, а затим се преуређује у процесију депротонираних киселина са четири угљеника: фумарата, малата и на крају оксалоацетата.

Централни молекули Кребсовог циклуса су, дакле, редом

Ово изоставља имена ензима и низ критичних ко-реактаната, међу којима је НАД + / НАДХ, сличан пар молекула ФАД / ФАДХ₂ (флавин аденин динуклеотид) и ЦО₂.

Имајте на уму да количина угљеника у истој тачки у било којем циклусу остаје иста. Оксалоацетат узима два атома угљеника када се комбинује са ацетил ЦоА, али ова два атома се губе у првој половини Кребсовог циклуса као ЦО₂ у узастопним реакцијама у којима је НАД + такође смањен на НАДХ. (У хемији, да поједноставимо, реакције редукције додају протоне, док их оксидационе реакције уклањају.) Гледајући процес у целини и испитујући само та дво-, четворо-, пет- и шест-угљенска реактаната и производе, није одмах је јасно зашто ћелије би учествовале у нечему што личи на биохемијско коло Ферриса, при чему се различити јахачи из исте популације учитавају и искључују из волана, али ништа се не мења на крају дана, осим великог броја окретања точка.

Сврха Кребсовог циклуса је очигледнија када погледате шта се дешава са водоничним јонима у овим реакцијама. У три различите тачке, НАД + сакупља протоне, а на другој тачки, ФАД сакупља два протона. Мислите на протоне - због њиховог утицаја на позитивна и негативна наелектрисања - као на парове електрона. По овом мишљењу, поанта циклуса је накупљање високоенергетских електронских парова из малих молекула угљеника.

Зароните дубље у Кребсове цикличке реакције

Можда ћете приметити да из Кребсова циклуса недостају две критичне молекуле за које се очекује да ће бити присутне у аеробном дисању: Кисеоник (О₂) и АТП, облик енергије који директно користе ћелије и ткива за обављање послова као што су раст, поправка и тако даље. Опет, то је због тога што је Кребсов циклус таблица за постављање реакција у транспортном ланцу електрона које се догађају у близини, у митохондријској мембрани, а не у матриксу митохондрија. Електрони сакупљени нуклеотидима (НАД + и ФАД) у циклусу користе се „низводно“ када их атоми кисеоника прихватају у транспортном ланцу. Кребсов циклус ефективно уклања драгоцени материјал у наизглед неупадљивој кружној транспортној траци и извози их у оближњи центар за прераду, где ради прави производни тим.

Такођер имајте на уму да наизглед непотребне реакције у Кребсовом циклусу (на крају крајева, зашто подузети осам корака да бисте постигли оно што се може учинити у можда три или четири?) Стварају молекуле које, иако интермедијари у Кребсовом циклусу, могу послужити као реактанти у неповезаним реакцијама .

За референцу, НАД прихвата протоне у корацима 3, 4 и 8, а у прва два од ових ЦО₂ је проливен; молекул гванозин трифосфата (ГТП) се производи из БДП-а у кораку 5; и ФАД прихвата два протона у кораку 6. У кораку 1, ЦоА „одлази“, али се „враћа“ у кораку 4. У ствари, само корак 2, преуређивање цитрата у изоцитрат, „тихо“ изван молекула угљеника у реакција.

Мнемонијак за студенте

Због важности Кребсовог циклуса у биохемији и људској физиологији, студенти, професори и други смислили су низ мнемологија или начина за памћење имена како би помогли у памћењу корака и реактаната у Кребсовом циклусу. Ако се само желимо сетити угљених реактаната, интермедијара и производа, могуће је радити од првих слова узастопних једињења онако како се појављују (О, Ац, Ц, И, К, Сц, С, Ф, М; овде, приметите да је "коензим А" представљен малим "ц"). Из ових слова можете креирати језиву персонализовану фразу, при чему ће прва слова молекула служити као прва слова у речима фразе.

Сложенији начин да се то постигне је употреба мнемонике која вам омогућава да пратите број атома угљеника на сваком кораку, што вам може омогућити да боље разумете оно што се дешава са биохемијског становишта у сваком тренутку. На пример, ако дозволите да реч са шест слова представља шесто-угљени оксалоацетат, и према томе за мање речи и молекуле, можете да направите шему која је корисна као меморијски уређај и богата информацијама. Један сарадник „Часописа за хемијско образовање“ предложио је следећу идеју:

Овде видите реч са шест слова која је формирана од речи (или групе) са два слова и речи са четири слова. Сваки од следећа три корака укључује замену једног слова без губитка слова (или „угљеника“). Следећа два корака укључују губитак слова (или, опет, „угљеник“). Остатак шеме на исти начин чува захтев од четири слова, последњи кораци Кребсовог циклуса укључују различите, уско повезане молекуле са четири угљеника.

Осим ових специфичних уређаја, можда ће вам бити корисно да нацртате читаву ћелију или део ћелије која окружује митохондриј и да скицирате реакције гликолизе колико год желите у делу цитоплазме и Кребсовом циклусу у митохондрију матрични део. У овој скици бисте показали како се пируват затвара у унутрашњост митохондрија, али бисте могли да нацртате и стрелицу која води до ферментације, што се такође догађа у цитоплазми.