Цикл кребса (цикл трикарбоновых кислот)

Цикл Кребса при физических нагрузках

Аэробный процесс во время физических нагрузок имеет ряд особенностей

Аэробный процесс во время физических нагрузок протекает со своими особенностями. Процессы перотекают таким образом, чтобы насытить энергией живой организм. В период физических нагрузок наблюдается протекание анаэробного гликолиза. При этом наблюдается распадение глюкозы с образованием двух молекул молочной кислоты.

Это приводит к выделению молекул, с помощью которых осуществляется ресинтез двух молекул АТФ.

Протекание цикла Кребса осуществляется при физических нагрузках при условии наличия кислорода. Необходимое условие его протекание – это окислительный процесс восстановленной формы НАДНН. Реакция протекает по дыхательной цепи. В период физических нагрузок АТФ образуется двумя методами.

• Первый из них заключается в субстратном фосфолировании. Для того чтобы состоялось фосфолирование АДФ, необходимо использовать энергию макроэнергетических связей субстрата.
• Во втором случае наблюдается окислительное фосфолирование АТФ, которое сопрягается с цепью дыхания.

Аэробный процесс при физических нагрузках при физических нагрузках протекает несколькими путями. С его помощью  осуществляется восстановление дыхания и стабилизация состояния организма человека.

Аэробный процесс – это очень сложный процесс преобразования кислот. Он протекает по строго налаженной схеме. Процессы не могут проводиться в обратном порядке. Цикл Кребса включает в себя большое количество процессов, в которых исходная кислота превращается в другую кислоту, третью, и так до тех пор, пока снова не образуется исходная кислота. Этот сложнейший процесс протекает практически у всех живых организмах.

Описание процесса

Протекание ЦК достаточно экономно с точки зрения энергозатрат. Такой эффект достигается благодаря тому, что он связывает два метаболических направления. В процесс вовлекаются вещества, подлежащие утилизации, которые либо служат энергетическим «топливом», либо возвращаются в круг анаболизма. Подготовительная стадия ЦК заключается в распаде глюкозы, аминокислот и жирных кислот на молекулы пирувата или лактата.

Органеллы митохондрий способны преобразовывать пируват в ацетильный остаток (ацетил-коэнзим А или ацетил-КоА), представляющий собой вместе с тиольной группой, которая может его переносить, кофермент А. Некоторое соединения могут сразу распадаться до ацетил-КоА, минуя стадию пирувата. При этом пировиноградная кислота может вовлекаться непосредственно в ЦК, не преобразуясь в ацетил-КоА.

Начальные этапы

Первая стадия необратима и состоит из конденсации ацетил-КоА с четырехуглеродным веществом — оксалоацетатом (щавелевоуксусной кислотой или ЩУК), что приводит к образованию шестиуглеродного цитрата (лимонной кислоты). Во время реакции метильная группа ацетил-КоА соединяется с карбонильной группой ЩУК. Благодаря быстрому гидролизу промежуточного соединения цитроил-КоА этот этап проходит без затрат энергии извне.

На второй стадии образуется изоцитрат (изолимонная кислота) из цитрата через цис-аконитат. Это реакция обратимой изомеризации через образование промежуточной трикарбоновой кислоты, в которой катализатором выступает фермент аконитатгидратаза.

Далее происходит дегидрирование и декарбоксилирование изоцитрата до промежуточного соединения оксалосукцинат с выделением углекислого газа. После декарбоксилирования оксалосукцината образуется енольное соединение, которое перестраивается и превращается в пятиуглеродную кислоту — α-кетоглутарат (оксоглутарата), чем и завершает третью ступень ЦК. Четвертый этап — α-кетоглутарат декарбоксилирует и реагирует с ацетил-КоА. При этом получается сукцинил-КоА, соединение янтарной кислоты и коэнзима-А, выделяется СО2.

Замыкание цикла

На пятой стадии сукцинил-КоА преобразуется в сукцинат (янтарную кислоту). Для этого этапа характерно субстратное фосфолирование, подобное синтезу АТФ при гликолизе. Введение в ЦК фосфорной группы РО3 становится возможным благодаря присутствию фермента ГДФ (гуанозиндифосфата) или АДФ (аденозиндифосфата), которые в процессе синтеза сукцината из дифосфатов становятся трифосфатами.

Начиная с шестой стадии, цикл начинает постепенно замыкаться. Сначала сукцинат под действием каталитического фермента сукцинатдегидрогеназы дегидрирует до фумарата. Дальнейшее дигидрирование приводит к седьмому этапу — образованию L-малата (яблочной кислоты) из фуратата через переходное соединение с карбанионом.

Цикл Кребса

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА вступает в цикл Кребса.

Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования лимонной кислоты (цитрата).

Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух декарбоксилирований (отщепление CO2) теряет два углеродных атома и снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е.

в результате полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до CO2 и   Н2O , а молекула оксалоацетата регенерируется. В ходе реакций цикла освобождается основное количество энергии, содержащейся в окисляемом субстрате, причем большая часть этой энергии не теряется для организма, а утилизируется при образовании высокоэнергетических конечных фосфатных связей АТФ.

При окислении глюкозы в процессе дыхания при функционировании гликолиза и цикла Кребса в общей сложности образуются 38 молекул АТФ.

У растений существует иной путь переноса электронов на кислород. Этот путь не ингибируется цианидом и поэтому назван цианидустойчивым, или альтернативным. Цианидустойчивое дыхание связано с функционированием в дыхательной цепи помимо цитохромоксидазы альтернативной оксидазы, которая впервые была выделена в 1978 г.

При этом пути дыхания энергия в основном не аккумулируется в АТФ, а рассеивается в виде тепла. Ингибируется цианидустойчивое дыхание салициловой кислотой. У большинства растений цианидустойчивое дыхание составляет 10—25%, но иногда может достигать 100% общего поглощения кислорода. Это зависит от вида и условий произрастания растений. Функции альтернативного дыхания до конца не ясны. Этот путь активируется при высоком содержании АТФ в клетке и ингибировании работы основной цепи транспорта электронов при дыхании.

Предполагают, что цианидустойчивый путь играет роль при действии неблагоприятных условий. Доказано, что альтернативное дыхание принимает участие в образовании тепла. Рассеивание энергии в виде тепла может обеспечивать повышение температуры растительных тканей на 10—15°С выше температуры окружающей среды.

Для объяснения механизма синтеза АТФ, сопряженного с транспортом электронов в ЭТЦ дыхания, были предложены несколько гипотез:

• химическая (по аналогии с субстратным фосфорилированием);
• механохимическая (основанная на способности митохондрий изменять объем);
• хемиосмотическая (постулирующая промежуточную форму трансформации энергии окисления в виде трансмембранного протонного градиента).

Процесс образования АТФ в результате переноса ионов Н через мембрану митохондрии получил название окислительного фосфолирования.

Он осуществляется при участии фермента АТФ-синтетазы. Молекулы АТФ-синтетазы располагаются в виде сферических гранул на внутренней стороне внутренней мембраны митохондрий.

В результате расщепления двух молекул пировиноградной кислоты и переноса ионов водорода через мембрану по специальным каналам синтезируется в целом 36 молекул АТФ (2 молекулы в цикле Кребса и 34 молекулы в результате переноса ионов Н через мембрану).

Суммарное уравнение аэробного дыхания можно выразить следующим образом:

C6H12O6 + O2+ 6H2O + 38АДФ + 38Н3РО4→

6CO2+ 12H2O + 38АТФ

Н+-транслоцирующая АТФ-синтаза состоит из двух частей: встроенного в мембрану протонного канала (F0) из по меньшей мере 13-ти субъединиц и каталитической субъединицы (Fi), выступающей в матрикс.

«Головка» каталитической части образована тремя+ — и тремя- субъединицами, между которыми расположены три активных центра.

«Ствол» структуры образуют полипептиды Fo-части и у-, 5- и s-субъединиц «головки».

Каталитический цикл подразделяется на три фазы, каждая из которых проходит поочередно в трех активных центрах. Вначале идет связывание АДФ (ADP) и Pi, затем образуется фосфоангидридная связь и наконец освобождается конечный продукт реакции.

При каждом переносе протона через белковый канал F0 в матрикс все три активных центра катализируют очередную стадию реакции. Предполагается, что энергия протонного транспорта прежде всего расходуется на повороту -субъединицы, в результате которого циклически изменяются конформации а- и в-субъединиц.

Интеграция с основными метаболическими путями

Анаплеротические и катаплеротические маршруты

Несколько метаболических путей сходятся в цикле Кребса. Большинство этих реакций производят метаболиты, участвующие в цикле, и поэтому являются анаплеротическими реакциями  ; процессы, которые, с другой стороны, потребляют метаболиты цикла Кребса, считаются катаплеротическими.

Все промежуточные продукты цикла Кребса, такие как цитрат , изоцитрат , α-кетоглутарат , сукцинат , фумарат , L- малат и оксалоацетат , регенерируются на каждом этапе цикла. Увеличение доступного количества одного из этих метаболитов увеличивает общее количество всех метаболитов в цикле, поскольку каждый промежуточный продукт постепенно превращается во все другие промежуточные продукты в цикле. Это причина того, почему производство любого из метаболитов цикла Кребса имеет общий анаплеротический эффект в этом цикле, в то время как потребление любого одного метаболита имеет катаплеротический эффект в целом цикла.

Молекулы пирувата , образующиеся в результате гликолиза , активно транспортируются из цитозоля в матрикс митохондрий через внутреннюю мембрану митохондрий . Попав в матрицу, они могут окисляться и реагировать с коферментом А с образованием CO _2., Ацетил-КоА и НАДН , или они могут быть карбоксилирования с помощью пируваткарбоксилазы с образованием оксалоацетата . Это анаплеротическая реакция, которая увеличивает поток и, следовательно, поток через цикл Кребса, когда клетка сталкивается с повышенной потребностью в метаболической энергии, например, в миоцитах .

Циклическое кормление с ацетил-КоА

Ацетил-КоА , однако, происходит от окисления из пирувата или из бета-окисления из жирных кислот , никогда не регенерируют цикла Кребса: наоборот, каждый виток из потребляет цикла одна молекула ацетил-КоА в оксалоацетат молекулы митохондриального матрикса, в то время как ацетильный остаток ацетил-КоА полностью окисляется до CO и в H ₂ Oчерез дыхательную цепь , позволяя восстанавливать метаболическую энергию в форме АТФ путем окислительного фосфорилирования .

Следовательно, метаболические пути, которые производят или потребляют ацетил-КоА, не являются анаплеротическими или катаплеротическими для цикла Кребса.

Глюкогенез

В печени карбоксилирование цитозольного пирувата до митохондриального оксалоацетата является продвинутым этапом глюконеогенеза , который превращает лактат и дезаминированный аланин в глюкозу под действием повышенного уровня глюкагона и / или адреналина в крови . В этих условиях образование оксалоацетата в митохондриях не проявляет анаплеротического эффекта, поскольку митохондриальный L -малат расходуется с образованием цитозольного оксалоацетата, который превращается в глюкозу.

Деградация белков

В процессе деградации из белков , что полипептидные цепи являются расщепляются с помощью пептидаз в аминокислотах , которые составляют их. Тогда их углеродная цепь может:

• войти в цикл Кребса — как, например , в случае глутамата и глутамина , которые входят в виде -кетоглутарата — который представляет собой заживляющий эффект , — мы говорим о glucoforming аминокислоты , потому что они могут быть ориентированы на глюконеогенез с помощью в L -malate  ;
• превращаться в ацетил-КоА для окисления и производства энергии, как в случае с лейцином , изолейцином , лизином , фенилаланином , триптофаном и тирозином  ;
• превращаться в кетоновые тела , способные либо окисляться тканями, отличными от печени, в которой они производятся, либо выводиться с мочой или дыханием — это называется кетоформованными аминокислотами .

Деградация липидов

В процессе липолиза , триглицериды которые гидролизуют в глицерина и жирных кислот . В печени , глицерин может быть преобразован в глюкозу с помощью в фосфатном диоксиацетон и глицеральдегид — 3-фосфата в контексте глюконеогенеза . Во многих тканях , особенно в сердце и скелетных мышцах , жирные кислоты разлагаются посредством β-окисления , в результате чего образуется митохондриальный ацетил-КоА, способный присоединиться к циклу Кребса. Жирные кислоты с нечетным числом атомов от углерода продукция пропионила-КоА , который превращается в сукциниле-СоА и присоединяется цикл Кребса , как промежуточный заживляющие.

Метаболизм

Одно из важнейших свойств живого (вспоминаем биологию) — это обмен веществ с окружающей средой. Действительно, только живое существо может что-то поглощать из окружающей среды, и что-то потом в неё выделять.

В биохимии обмен веществ принято называть «метаболизм». Обмен веществ, обмен энергией с окружающей средой — это метаболизм.

Когда мы, допустим, съели бутерброд с курицей, мы получили белки (курица) и углеводы (хлеб). В процессе пищеварения белки распадутся до аминокислот, а углеводы — до моносахаров. То, что я описал сейчас, называется катаболизм, то есть распад сложных веществ на более простые. Первая часть метаболизма — это катаболизм.

Ещё один пример. Ткани в нашем организме постоянно обновляются. Когда отмирает старая ткань, её обломки растаскивают макрофаги, и они заменяется новой тканью. Новая ткань создаётся в процессе синтеза белка из аминокислот. Синтез белка происходит в рибосомах. Создание нового белка (сложного вещества) из аминокислот (простого вещества) — это анаболизм.

Итак, анаболизм — это противоположность катаболизму. Катаболизм — это разрушение веществ, анаболизм — это создание веществ. Кстати, чтобы их не путать, запомните ассоциацию: «Анаболики. Кровью и потом». Это голливудский фильм (довольно скучный, на мой взгляд) о спортсменах, применяющих анаболики для роста мышц. Анаболики — рост, синтез. Катаболизм — обратный процесс.

Вариации

Хотя цикл Кребса обычно очень консервативен между видами, существуют значительные различия в ферментах, присутствующих в разных таксонах . В частности, существуют различия между прокариотами и эукариотами . Таким образом, превращение D — трео- изоцитрата в α-кетоглутарат катализируется НАД + -зависимой изоцитратдегидрогеназой ( ЕС ) у эукариот, но НАДФ + -зависимой ( ЕС ) у прокариот. То же самое относится к превращению L- малата в оксалоацетат , катализируемому НАД + -зависимой малатдегидрогеназой ( ЕС ) у эукариот и хинон- зависимым ( ЕС ) у прокариот.

Превращение сукцинил-КоА в сукцинат путем сукцинил-СоА — синтетазы проявляет значительную вариабельность. Большинство живых существ используют АДФ- зависимый фермент ( EC ), в то время как млекопитающие также используют GDP- зависимую изоформу ( EC ) этого фермента. Скорость использования каждой из этих двух форм фермента зависит от рассматриваемых тканей . У некоторых бактерий, продуцирующих ацетат, таких как Acetobacter aceti (en) , эту реакцию катализирует совершенно другой фермент, в данном случае сукцинил-КоА: ацетат-КоА-трансфераза ( EC ): этот фермент выполняет соединение уксусной кислотный метаболизм с циклом Кребса у этих организмов. Некоторые бактерии, такие как Helicobacter pylori, используют для этой реакции даже другой фермент, в данном случае 3-оксокислоту КоА-трансферазу ( EC ).

Существует также некоторая изменчивость на предыдущем этапе, то есть в превращении α-кетоглутарата в янтарный КоА . Большинство живых существ используют комплекс α-кетоглутаратдегидрогеназы , но некоторые бактерии используют α-кетоглутаратсинтазу ( EC ). Другие организмы, в том числе бактерии и археях автотрофной и обязательных метанотрофного полностью обойти сукцинило-СоА и преобразовывать -кетоглутарат к сукцинату через к янтарному полуальдегиду под действием последовательно из α-кетоглутарат декарбоксилаза ( EC ) и сукцината-дегидрогеназы полуальдегида ( EC ).

Про понятие «Цикл Кребса» простыми словами

Метаболизм

Метаболизм – это энергетический обмен, происходящий в нашем организме. Мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ. Только живое существо может что-то брать из окружающей среды и обратно возвращать в другом виде.

Допустим, мы решили позавтракать и съели хлеб с курицей. Хлеб — это углеводы, курица – это белки.
В течении этого времени переваренные углеводы распадутся до моносахаридов, а белки до аминокислот.
Это начальная стадия – катаболизм. На этой ступени по своему строению сложные распадаются на более простые.

Также, в качестве примера можно привести обновление поверхности кожи. Они постоянно меняются. Когда верхний слой кожи отмирает, макрофаги убирают омертвевшие клетки и появляется новая ткань. Она создается путем сбора белка из органических соединений. Это протекает в рибосомах. Совокупность действий возникновения сложного состава (белка) из простого (аминокислот) называется анаболизмом.

Анаболизм:

• рост,
• увеличение,
• расширение.

Катаболизм:

• расщепления,
• деление,
• уменьшения.

Название можно запомнить, просмотрев фильм «Анаболики». Там идет речь о спортсменах, применяющих анаболические препараты для роста и увеличения мышечной массы.

Что такое Цикл Кребса?

В 30 годы 20 века ученый Ганс Кребс занимается изучение мочевины. Затем он переселяется в Англию и приходит к такому выводу, что некоторые ферменты катализируются в нашем теле. За это ему вручили Нобелевскую премию.

Мы получаем энергию благодаря глюкозе, содержащейся в эритроцитах. Действию перехода декстроза в энергию помогают митохондрии. Затем конечный продукт превращается в аденозинтрифосфат или АТФ. Именно АТФ является главной ценностью организма. Получаемое вещество насыщает энергией и органы нашего тела. Сама по себе глюкоза не может видоизмениться в АТФ, для этого нужны сложные механизмы. Этот переход и называется Циклом Кребса.

Цикл Кребса — это постоянные химические превращения, происходящие внутри каждого живого существа. Так оно называется, так как процедура повторяется без остановки

В итоге этого явления мы приобретаем аденозинтрифосфорную кислоту, которая считается жизненно важной для нас

Важным условием является дыхание клетки. Во время прохождения всех стадий обязательно должен присутствовать кислород. На данном этапе также происходит создание новых аминокислот и углеводов. Эти элементы играют роль строителей организма, можно сказать это явление выполняет еще одну значительную роль — строительную. Для эффективности этих функций нужны и другие микро и макроэлементы и витамины. При недостатке хоть одного элемента, работа органов нарушается.

Этапы цикла Кребса

Здесь происходит деление одной молекулы глюкозы на две части пировиноградной кислоты. Она является важным звеном в процессе обмена веществ и от нее зависит работа печени. Она имеется во многих фруктах и ягодах. Ее часто используют в косметических целях. В результате еще может появиться молочная кислота. Она содержится в клетках крови, мозга, мышц. Затем мы получим кофермент А. Его функция — перенос углерода в разные части тела. При присоединении с оксалатом получаем цитрат. Кофермент А полностью распадается, также получаем молекулу воды.

На втором вода отделяется от цитрата. В итоге появляется акатиновое соединение, она поможет при получении изоцитрата. Так, например, мы можем узнать качество фруктов и соков, нектаров. Образуется NADH — оно необходимо при окислительных процессах и обмене веществ.
Происходит процесс соединения с водой, и высвобождается энергия аденозинтрифосфата. Получение оксалоцетата. Функционирует в митохондриях.

По каким причинам замедляется энергетический обмен?

Наше тело имеет особенность адаптироваться к еде, к жидкости и тому, сколько мы двигаемся. Эти вещи сильно влияют на метаболизм.
Еще в те далекие времена человечество выживало в тяжелых погодных условиях при болезнях, голоде, неурожае. Сейчас медицина двинулась вперед, поэтому в развитых странах люди стали дольше жить и лучше зарабатывать, не прикладывая всех своих сил. В наши дни люди чаще употребляют мучные, сладкие кондитерские изделия и мало двигаются. Такой образ жизни ведет к замедлению работы элементов.

Чтобы этого не было, в первую очередь необходимо включить в рацион цитрусовые. В них содержится комплекс витаминов и других важных веществ. Большую роль играет лимонная кислота, содержащаяся в ее составе. Она играет роль в химическом взаимодействии всех ферментов и названа в честь Цикла Кребса.

Точка пересечения распада и синтеза.

Цикл Кребса как ступень катаболизма.

Как связаны метаболизм и цикл Кребса? Дело в том, что именно цикл Кребса является одной из важнейших точек, в которой сходятся пути анаболизма и катаболизма. Именно в этом и заключается его значение.

Давайте разберём это на схемках. Катаболизм можно условно представить как расщепление белков, жиров и углеводов в нашей пищеварительной системе. Итак, мы скушали пищу из белков, жиров, и углеводов, что дальше?

А дальше все эти вещества распадутся на простые составляющие:

• Жиры — на глицерин и жирные кислоты (могут быть и другие компоненты, я решил взять самый простой пример);
• Белки — на аминокислоты;
• Полисахаридные молекулы углеводов — на одинокие моносахариды.

Далее, в цитоплазме клетки, последует превращение этих простых веществ в пировиноградную кислоту (она же — пируват). Из цитоплазмы пировиноградная кислота попадёт в митохондрию, где превратится в ацетил коэнзим А.  Пожалуйста, запомните эти два вещества — пируват и ацетил КоА, они очень важны.

Давайте теперь посмотрим, как происходит этап, который мы сейчас расписали:

Важная деталь: аминокислоты могут превращаться в ацетил КоА сразу, минуя стадию пировиноградной кислоты. Жирные кислоты сразу превращаются в ацетил КоА. Учтём это и подредактируем нашу схемку, чтобы получилось правильно:

Превращения простых веществ в пируват происходят в цитоплазме клеток. После этого пируват поступает в митохондрии, где успешно превращается в ацетил КоА.

Для чего пируват превращается в ацетил КоА? Именно для того, чтобы запустить наш цикл Кребса. Таким образом, мы можем сделать ещё одну надпись в схеме, и получится правильная последовательность:

В результате реакций цикла Кребса образуются важные для жизнедеятельности вещества, главные из которых:

• НАДH (НикотинАмидАденинДиНуклеотид+ катион водорода)  и ФАДH₂  (ФлавинАденинДиНуклеотид+молекула водорода). Я специально выделил заглавными буквами составные части терминов, чтобы легче было читать, в норме их пишут одним словом. НАДH и ФАДH₂ выделяются в ходе цикла Кребса, чтобы потом принять участие в переносе электронов в дыхательную цепь клетки. Иными словами, эти два вещества играют важнейшую роль в клеточном дыхании.
• АТФ, то есть аденозинтрифосфат. Это вещество имеет две связи, разрыв которых даёт большое количество энергии. Этой энергией снабжаются многие жизненно важные реакции;

Также выделяются вода и углекислый газ. Давайте отразим это на нашей схеме:

Кстати, весь цикл Кребса происходит в митохондриях. Именно там, где проходит и подготовительный этап, то есть превращение пирувата в ацетил КоА. Не зря кстати митохондрии называют «энергетическая станция клетки».

Цикл Кребса как начало синтеза

Цикл Кребса удивителен тем, что он не только даёт нам ценные АТФ (энергию) и коферменты для клеточного дыхания. Если посмотрите на предыдущую схему, вы поймёте, что цикл Кребса — это продолжение процессов катаболизма. Но вместе с тем он является и первой ступенькой анаболизма. Как это возможно? Как один и тот же цикл может и разрушать, и создавать?

Оказывается, отдельные продукты реакций цикла Кребса могут частично отправляться на синтез новых сложных веществ в зависимости от потребностей организма. Например, на глюконеогенез — это синтез глюкозы из простых веществ, не являющихся углеводами.

Ещё раз:

• Реакции цикла Кребса каскадны. Они происходят одна за другой, и каждая предыдущая реакция запускает последующую;
• Продукты реакций цикла Кребса частично идут на запуск последующей реакции, а частично — на синтез новых сложных веществ.

Давайте попробуем отразить это на схеме, чтобы цикл Кребса был обозначен именно как точка пересечения распада и синтеза.

Голубыми стрелочками я отметил пути анаболизма, то есть создания новых веществ. Как видите, цикл Кребса действительно является точкой пересечения многих процессов и разрушения, и созидания.

Что представляет собой цикл Кребса?

Аэробный процесс является ключевым этапом дыхания всех клеток, которыми используется кислород. В нем пересекаются метаболические пути в большом количестве.

Цикл Кребса обладает энергетической функцией

Цикл имеет значительную энергетическую роль. Также им выполняется пластическая функция.

Аэробный процесс является важным источником  молекул, из которых производится выработка:

• Жирных кислот;
• Аминокислот;
• Углеродов.

Аэробный процесс – это процесс, который протекает в живых клетках и характеризуется превращением лимонной кислоты. Эукариоты проводят процессы цикла Кребса в средине митохондрий. При этом ферменты-катализаторы располагаются в области митохондриального матрикса и характеризуются свободным состоянием. Местом локализации сукцинатдегидрогенезы является внутренняя митохондриальная мембрана.

Аэробный процесс – это тяжелый биохимический процесс, который протекает в живых организмах.

О том, что представляет собой цикл Кребса, узнайте из видео.

ЦИКЛ КРЕБСА он же – Цикл трикарбоновых кислот

Это — ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород. 

Был открыт и изучен немецким биохимиком Хансом Кребсом, за эту работу он (совместно с Ф. Липманом) был удостоен Нобелевской премии (1953 год).

Ци́кл трикарбо́новых кисло́т (цикл Кре́бса,цитра́тный цикл, цикл лимонной кислоты) — центральная часть общего пути катаболизма, циклический биохимический аэробный процесс, в ходе которого происходит превращение двух- и трёхуглеродных соединений, образующихся как промежуточные продукты в живых организмах при распаде углеводов, жиров и белков, до CO2. При этом освобождённый водород направляется в цепь тканевого дыхания, где в дальнейшем окисляется до воды, принимая непосредственное участие в синтезе универсального источника энергии — АТФ. То есть это путь окислительных превращений ди- и трикарбоновых кислот, образующихся в качестве промежуточных продуктов при распаде и синтезе белков, жиров и углеводов.

Конденсация ацетил-коэнзима А со щавелевоуксусной кислотой приводит к образованию лимонной кислоты.Лимонная кислота превращается в изолимонную через цисаконитовую.Изолимонная кислота дегидрируется с образованием альфа-кетоглутаровой и углекислого газа.Альфа-кетоглутаровая кислота дегидрируется с образованием сукцинил-коэнзима А и углекислого газа.Сукцинил-коэнзим А превращается в янтарную кислоту.Янтарная кислота дегидрируется с образованием фумаровой.Фумаровая кислота гидратируется с образованием яблочной.Яблочная кислота дегидрируется с образованием щавелевоуксусной.

При этом цикл замыкается. В первую реакцию следующего цикла вступает новая молекула ацетил-коэнзима А.

Цикл Кребса в организме смещает кислотно-щелочной баланс в сторону щелочей.

В цикле Кребса принимают участие множество ферментов и гормонов.

<!–UPDATE_NEED–>

В маточном молочке есть (уточнить какая именно) трикарбоновая кислота – по её содержанию/распаду судят о свежести мм. она- один из самых сильных антираковых веществ, и возможно принимает участие в цикле Кребса (найти параллели состава мм и участников цикла Кребса)

<!–UPDATE_NEED–>

Вообщем, эта штука очень важная, особенно для биохимиков. «Как быстро запомнить цикл Кребса?»

Клеточное дыхание

Для нормальной жизнедеятельности живым клеткам постоянно требуется энергия. Ее главный универсальный источник — аденозинтрифосфат (АТФ), способный встраиваться в белки организма напрямую. Это соединение получается в результате ряда реакций окисления, носящих общее название «клеточное дыхание». При этом происходит постепенный распад органических веществ вплоть до простейших неорганических — углекислого газа CO2 и воды H2O.

Структурное строение молекул АТФ содержит фосфорангидридные связи, которые имеют свойство накапливать высвобожденную при прохождении реакций клеточного дыхания энергию, поэтому называются макроэргическими. Так создаются энергетические запасы клеток, которые могут высвобождается при необходимости разрывом этих связей. Процесс синтеза АТФ и класса вспомогательных соединений включает три этапа:

1. Гликолиз происходит в цитоплазме.
2. В матриксе митохондрий проходят все химические реакции цикла Кребса.
3. Окислительное фосфорилирование на внутренней мембране митохондрий.

Преобразование аденозиндифосфата (АДФ) в АТФ характерно для всех этапов. Но наибольшее суммарное количество молекул с макроэргическими связями образуется при фосфорилировании. Это не значит, что процессы гликолиза и ЦК менее важны. Многие соединения, образующиеся во время их протекания, участвуют в регуляции клеточного дыхания.

Метаболиты, используемые в качестве субстратов для биосинтеза.

Некоторые метаболиты цикла Кребса участвуют в биосинтезе важных соединений, демонстрируя значительный катаплеротический эффект на цикл.

Производство углеводов и липидов

Как ацетил-КоА не может оставить митохондрии , как это , это цитрат , который транспортируется через внутреннюю мембрану митохондрий из митохондриального матрикса в цитозоль , где он расщепляется в ацетил-КоА и оксалоацетат с помощью АТФ — цитрат — лиазы . Оксалоацетат может использоваться для глюконеогенеза в печени или превращаться в L- малат и присоединяться к митохондриям. Цитозольный ацетил-КоА используется для биосинтеза жирных кислот и холестерина . Последняя может, в свою очередь, быть использован для производства стероидных гормонов , в желчные кислоты и витамин D .

Во время глюконеогенеза , митохондриальная оксалоацетат будет уменьшена до малата , который затем транспортируется из митохондрий , чтобы быть окислен снова к оксалоацетату в цитозоле . Последний затем декарбоксилируется до фосфоенолпирувата с помощью фосфоенолпируваткарбоксикиназы , которая является кинетически определяющей стадией превращения в глюкозу практически всех предшественников глюкоформ, таких как глюкоформующие аминокислоты и лактат , печенью и почками .

Производство аминокислот

Углеродная цепь из многих несущественных аминокислот происходит из метаболитов цикла Кребса. Аспартаты и аспарагин и являются производными от оксалоацетата , в то время как глутамин , в пролине и аргинин вытекает из -кетоглутарата . Амина группы происходит от глутамата путем переаминирования на качестве альфа-кетокислоты с использованием ферментов с использованием пиридоксаль фосфат в качестве кофактора  ; во время этих реакций глутамат превращается в α-кетоглутарат, который является метаболитом цикла Кребса.

Производство оснований нуклеиновых кислот

Аспартат и глутамина участвует также в биосинтезе из нуклеотидных пурина , входящих в состав нуклеиновой кислоты — ДНК и РНК , — а также нуклеотидов , таких как АТФ , в цАМФ , в NAD , в АПД и КоА . Пиримидиновые нуклеиновые основания , в свою очередь, являются производными аспартата , который сам является производным оксалоацетата .

Производство порфиринов

Большинство атомов углерода в порфиринах происходит из сукцинил-КоА , метаболита цикла Кребса. Порфирины являются простетическими группами из гемопротеинов , такие как гемоглобин , миоглобин, и цитохромы .

Функции цикла Кребса

1.Водороддонорная функция. Цикл Кребса поставляет субстраты для дыхательной цепи (НАД-зависимые субстраты: изоцитрат, -кетоглутарат, малат; ФАД-зависимый субстрат – сукцинат).

2.Катаболическая функция. В ходе ЦТК окисляются до конечных продуктов обмена
ацетильные остатки, образовавшиеся из топливных молекул (глюкоза, жирные кислоты, глицерол, аминокислоты).

3.Анаболическая функция.

Субстраты ЦТК являются основой для синтеза многих молекул (кетокислоты — α-кетоглутарат и ЩУК — могут превращаться в аминокислоты глу и асп; ЩУК может превращаться в глюкозу, сукцинил-КоА используется на синтез гема).

4.Анаплеротическая функция. Цикл не прерывается благодаря реакциям анаплероза (пополнения) фонда его субстратов. Важнейшей анаплеротической реакцией является образование ЩУК (молекулы, запускающей цикл) путем карбоксилирования ПВК.