21-02-2020 16:28:00
Медицина и спорт

Цикл Кребса простым языком

Цикл Кребса простым языком
Медицина просто

Представьте себе, что все белки, жиры и углеводы, которые мы получаем с приемом пищи, распадаются на маленькие пазлы, которые собираются вновь только в одном определенном участке нашего организма - митохондриях. Там же происходит сортировка и параллельное протекание реакций созидания и разрушения. Разберемся подробнее:

Что такое цикл Кребса

Цикл Кребса - это цепочка химических реакций, происходящих в митохондриях каждой клетки нашего тела, которая называется циклом потому, что продолжается непрерывно. Она же является и общим конечным путем окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые превращается в процессе распада большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива» или «субстратов окисления»: углеводовжирных кислот и аминокислот.

Функции цикла Кребса:

  • анаболическая (синтез новых органических веществ);
  • энергетическая (питание организма)
  • катаболическая (превращение некоторых веществ в катализаторы)
  • транспортная (транспортировка водорода, участвующего в дыхании клеток).

Атомы водорода, высвобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях, доставляются в цепь переноса электронов при участии НАД-  и ФАД-  зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходит образование 12 высокоэнергетических фосфатных связей: синтез 12 молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной кислоты (АДФ).

Как работает цикл Кребса?

В организме аминокислоты, жирные кислоты и пируват образуют ацетил-КоА.

Когда ацетил-КоА попадает в митохондриальный матрикс, он связывается с молекулой оксалацетата и превращается в лимонную кислоту (цитрат). Цитрат, в свою очередь, под действием фермента аконитазы превращается в цис-аконитат, оставляя молекулу воды.

В свою очередь цис-аконитат превращается в изоцитрат под действием фермента изоцитратдегидрогеназы. Изоцитрат превращается в альфа-кетоглутарат под действием изоцитратдегидрогеназы.

Альфа-кетоглутарат превращается в сукцинил-КоА альфа-кетоглутаратдегидрогеназой и добавлением ацетил-КоА. Он подвергается сукцинату под действием сукцинат-тиокиназы. Сукцинатдегидрогеназа превращает его в фумарат. Фумарат превращается в L-малат через фумаразу. L-малат под действием фермента малатдегидрогеназы восстанавливает оксалацетат, который может снова вступать в реакцию с молекулой ацетил-КоА и повторять цикл.

Результатом этого цикла является образование CO2 и водорода, а также воды. Ионы на выходе из процесса участвуют в ресинтезе АТФ, что помогает организму восстановить еще один источник энергии - трифосфат аденозина.

Стадии цикла Кребса

Окисление ацетильного остатка происходит в несколько стадий, образующих циклический процесс из 8 основных этапов:

Основные этапы цикла Кребса

I этап

Конденсация ацетил-КоА и оксалоацетата с образованием цитрата.

 

 

Происходит реакция отщепление карбоксильной группы аминокислот, в процессе которой образуется ацетил-КоА

*он выполняет функцию транспортировки углерода в различных обменных процессах.

При соединении с молекулой щавелевой кислоты получается цитрат

*фигурирует в буферных обменах.

На данном этапе кофермент А полностью высвобождается, и получаем молекулу воды.

Данная реакция необратима.

 

II этап

Превращение цитрата в изоцитрат.

 

Дегидрирование (отщепление молекул воды) от цитрата, в результате которого получается цис-аконитат. И присоединяя молекулу воды, переходит в изолимонную кислоту (изоцитрат)

 

III этап

Превращение изоцитрата в а-кетоглутарат.

 

Изолимонная кислота(изоцитрат) дегидрируется в присутствии НАД- зависимой изо-цитратдегидрогеназы.На выходе получаем альфа-кетоглутарат.

*Альфа-кетоглутарат участвует в регуляции всасывания аминокислот, нормализует метаболизм и положительно влияет на антистрессорные процессы.

Также образуется NADH (аллостерический фермент)

 

IV этап

 

 

Окисление α-кетоглутарата до сукцинил-КоА

 

 

Окислительное декарбоксилирование а-кетоглутарата с образованием сукцинил-КоА - тиоэфира, содержащего высокоэнергетическую фосфатную связь.

 

V этап

 

Превращение сукцинил-КоА в сукцинат.

 

Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтетазой. В ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ и неорганического фосфата превращается в янтарную кислоту (сукцинат). Так же происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет тиоэфирной связи сукцинил-КоА.

 

VI этап

 

Дегидрогенирование сукцината. Образование фумарата.

 

Образовавшийся сукцинат превращается в фумарат под действием фермента сукцинат-дегидрогеназы. Единственная дегидрогеназная реакция цикла Кребса, в ходе которой осуществляется прямой перенос водорода с субстрата на флавопротеин без участия НАД+.

 

VII этап

 

Образование малата из фумарата.

 

Под влиянием фермента фумаратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется,

продуктом реакции является L-яблочная кислота (L-малат). 

 

VIII этап

 

Превращение малата в оксалоацетат.

 

Под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат.

 

 

 

Происходит полное «сгорание» одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА. А коферменты (НАД+ и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться.

 

Реакции цикла Кребса по стадиям

Для облегчения запоминания ферментативных реакций цикла:

ЩУКа съела ацетат, получается цитрат
через цис-аконитат будет он изоцитрат
водороды отдав НАД, он теряет СО2
этому безмерно рад альфа-кетоглутарат
окисление грядёт: НАД похитит водород
В1 и липоат с коэнзимом А спешат,
отбирают СО2, а энергия едва
в сукциниле появилась сразу ГТФ родилась
и остался сукцинат. вот добрался он до ФАДа,
водороды тому надо водороды потеряв,
стал он просто фумарат. фумарат воды напился,
и в малат он превратился тут к малату НАД пришёл,
водороды приобрёл ЩУКа снова объявилась
и тихонько затаилась Караулить ацетат…


 


Была ли статья полезной

Может быть интересно

14-11-2019 17:27:22
Сложные термины в инструкциях

Что такое ноцебо

Мозг человека вызывает любопытство и научный интерес у многих специалистов в области физиологии, пси...

Читать
31-03-2021 15:21:00
Другие статьи

7 фактов о пользе смеха для здоровья

1 апреля — праздник, любимый многими. Всё, что вам надо в этот день — чувство юмора и го...

Читать
27-04-2020 09:43:00
Другие статьи

Сон и зевание - почему мы спим

Активное взаимодействие человека с внешним миром обусловлено способностью осознавать информацию, пол...

Читать
10-02-2021 13:05:00
Нейродефектология

Развитие речи ребёнка и школьная неуспеваемость

Знакомо ли вам то томительное ожидание, когда малыш еще не научился разговаривать и все переживания ...

Читать