назад
21-02-2020 16:28:00
Медицина и спорт

Цикл Кребса простым языком - простым языком

Цикл Кребса простым языком
Медицина просто

Цикл Кребса - тяжелая тема для изучения и понимания. Но в данной адаптированной версии статьи не будет химических реакций и формул. Мы поговорим о распаде белков, жиров и углеводов, а так же роли цикла Кребса в этом постоянном процессе.

Кто такой Кребс и что такое цикл трикарбоновых кислот?

Название происходит от первого исследователя рассматриваемого процесса - Ханса Кребса, который проанализировал цикл в 1937 году. Цикл Кребса представляет собой цепочку реакций распада, в которой происходит полное расщепление веществ до CO2 и H2O, таким образом выделяя энергию для клеточных потребностей и обмена веществ.

Цикл Кребса универсален, и представляет собой общий путь одновременного расщепления углеводов, липидов и белков, что значительно облегчает энергообеспечение организма.

После того, как белки, углеводы и жиры проходят свой естественный путь метаболизма и разрушаютися на более мелкие частички, то включается в работу следующая стадия обмена веществ - расщепление этих мелких частей для получения энергии.

Сначала пировиноградная кислота (пируват) превращается в уксусную кислоту, соединение с двумя атомами углерода. Уксусная кислота не получается в свободной форме, но связана с коферментом А, формируя соединение ацетилкофермент А.

Ацетилкофермент А связывается с соединением из 4 атомов углерода (щавелево-уксусная кислота), объединяется с частью воды и образует соединение из 6 атомов углерода, которое называется лимонной кислотой.

Образование лимонной кислоты - фактически первая реакция цикла Кребса.

Через серию реакций она снова превращается в щавелево-уксусную кислоту. В этой реакции выделяются углекислый газ и водород. Высвобожденный водород поглощается молекулой-носителем, который регулирует окислительно-восстановительные реакции в нашем организме и переносит электроны на себе (обычно NAD и превращается в NAD H2), и щавелево-уксусная кислота включается в новый цикл.

Цикл Кребса происходит в митохондриальной матрице.

В присутствии кислорода пировиноградная кислота разлагается на углекислый газ и воду. Это разложение осуществляется циклом Кребса.

Где начинается цикл Кребса

Одна молекула глюкозы в клетке производит две молекулы пировиноградной кислоты и выделяет 4 молекулы энергии - АТФ. Две молекулы идут на восстановление своего первоначального расхода энергии, в результате чего образуются две молекулы АТФ. Окислительные выделения водорода поглощаются молекулой водорода-носителя. Этот процесс завершается принятием NAD водорода и сводится к NAD H2.

 

Конечная судьба пировиноградной кислоты определяется наличием или отсутствием кислорода в среде. В условиях, когда у клетки есть доступ к кислороду, то пировиноградная кислота разлагается на воду и углекислый газ.

При отсутствии кислорода в среде ее можно превратить в различные соединения. Таким образом, в мышечных клетках и у некоторых микроорганизмов пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту, у других микроорганизмов она превращается в спирт. Анаэробные процессы распада глюкозы у микроорганизмов называются ферментациями, например преобразование пировиноградной кислоты в молочную кислоту.

Цикл Кребса и энергетический баланс

Энергетический баланс: окисление 1 молекулы ацетата приводит к генерации максимум 12 молекул АТФ, поскольку 3 молекулы АТФ, соответственно, 1 FADH2-2ATP, генерируются из 1 молекулы NADH2, а 1GTP эквивалентен 1ATP.

Значение цикла Кребса

Расщепление углеводов

Поскольку цикл проходит в митохондриях клеток и является строго аэробным, он также известен как «клеточное дыхание». Его главное преимущество, помимо того, что оно является общим для всех элементов включения сахара в цикл, заключается в следующем: гликолиз запускается глюкозой (шесть атомов углерода), которая превращается в пируват (три атома углерода).

Пируват движется в митохондрии. Он превращается в ацетил-КоА и входит в цикл лимонной кислоты.

 

Расщепление белка

При своем ествественном разрушении белки расщепляются цепями аминокислот из составляющих их аминокислот. Углеродный субстрат этих аминокислот может стать источником энергии, превращаясь в ацетил-КоА и вступая в цикл лимонной кислоты.

 

Расщепление жира

Как правило, при распаде жиров триглицериды разлагаются под действием воды, что позволяет метаболическим процессам расщеплять их на жирные кислоты (ЖК), глицерин. В печени глицерин может превращаться в глюкозу путем глюконеогенеза (повторного синтеза глюкозы в нашем организме).

Во многих тканях, особенно в ткани сердца, жирные кислоты расщепляются с помощью процесса, известного как бета-окисление, что приводит к образованию ацетил-КоА, который можно использовать в цикле лимонной кислоты.

Бета-окисление ЖК с нечетным числом метиленовых групп дает пропионил-КоА, который затем превращается в сукцинил-КоА и подается в цикл лимонной кислоты.

 

Цикл лимонной кислоты называется амфиболическим, поскольку он одновременно участвует в анаболизме и катаболизме

Значение цикла Кребса

Промежуточные циклы не являются замкнутыми системами; они постоянно используются в других реакциях и наполнены другими реакциями. Показано, что их участие в других реакциях практически не снижает скорость цикла. Кроме того, вход в цикл также включает ряд вторичных путей расщепления питательных веществ.

Все это - многогранное использование, множество различных реакций, связь с основными процессами и питательными веществами и создание единой «линии» для всех возможных расщеплений питательных веществ -  делает цикл лимонной кислоты критическим для жизнедеятельности и незаменимым для преобразования энергии и клеточного обмена и метаболизма.

Как было уже отмечено, цикл Кребса проходит в митохондриальной матрице, он только аэробный и происходит только в присутствии кислорода. Поэтому он существует только в аэробных клетках. Клетки, такие как эритроциты, не имеют митохондрий, и поэтому цикл Кребса там отсутствует.


Интересно, что некоторые ядовитые растения из Африки, Австралии и Бразилии содержат фторацетат калия, который нарушает цикл Кребса и приводит к смерти.


Была ли статья полезной

Может быть интересно

01-03-2020 20:12:00
Механизмы действия лекарств

Фолиевая кислота - витамин B9

Фолиевая кислота (ФК) - это водорастворимый витамин, также известный как витамин B9, фолат и фолацин...

Читать
30-11-2019 15:24:06
Механизмы действия лекарств

Как работают анестетики

Анестетики - это лекарства, вызывающие потерю чувствительности, которая представляет собой временное...

Читать
15-05-2021 14:09:00
Другие статьи

Основные навыки первой помощи - кровотечения

Когда случается несчастье, человек вправе рассчитывать не медицинскую помощь. Это право даже охраняе...

Читать
27-02-2020 10:51:00
Механизмы действия лекарств

Рибофлавин - витамин B2

Витамин B2 является водорастворимым витамином. Он также известен как рибофлавин и лактофлавин. Рибоф...

Читать