Популярное:



Цикл кребса кратко схема


Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов.

Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов. Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А. Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН.

Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис. 38). Не только глюкоза может служить источником энергии.

Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот. Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы.

Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения. Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях.

Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты. Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2. В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту.

Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется. В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+.

Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма.

Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См. подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Привет! Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию.

Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса. Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье.

Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Цикл Кребса - схема - killemille.ru

Цикл кребса кратко схема

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов.

Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов. Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А. Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН.

Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис.

38). Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот. Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы.

Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения. Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях.

Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты. Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2.

В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется.

В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+. Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма.

Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См. подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Привет!

Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса. Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье. Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности.

Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Цикл кребса кратко схема

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов. Он происходит в митохондриях.

Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А. Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН.

Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис. 38).

Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот. Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы.

Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения. Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях.

Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты. Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ.

Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2. В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется.

В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+. Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма.

Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См. подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Привет!

Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса. Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье.

Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов.

Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А.

Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН. Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис.

38). Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот. Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы.

Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения. Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях.

Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты. Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2.

В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется.

В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+. Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма.

Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См. подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Привет!

Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса. Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье.

Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Цикл кребса кратко схема

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов.

Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А. Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН.

Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис.

38). Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот. Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы.

Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения.

Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях. Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты.

Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2. В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту.

Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется. В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+. Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ.

Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма. Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См. подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Привет!

Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса. Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье.

Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Привет! Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса.

Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье. Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов.

Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов. Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А. Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН.

Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис.

38). Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот.

Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы. Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения.

Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях. Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты.

Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ.

Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2. В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется.

В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+. Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма.

Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См. подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Цикл кребса кратко схема

Цикл кребса кратко схема

Привет! Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса.

Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье. Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ.

Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов.

Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов. Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А. Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН.

Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис. 38). Не только глюкоза может служить источником энергии.

Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ.

Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот. Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы.

Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения. Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях.

Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты. Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2. В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту.

Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется. В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+.

Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма. Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См.

подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов.

Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А.

Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН. Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА.

Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис. 38). Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН.

При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид). Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ. Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот.

Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы. Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА. При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения.

Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях. Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты. Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН).

Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций. При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ.

Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2. В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется.

В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+. Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ.

Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма. Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См.

подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов.

Он происходит в митохондриях. Открыт в г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.

Цикл трикарбоновых кислот поставляет вещества для различных биосинтезов. Он осуществляется в аэробных условиях. Лимитирующей стадией цикла является синтез янтарной кислоты (сукцината).

Первая стадия цикла представляет собой альдольную конденсацию щавелевоуксусной (кетоянтарной) кислоты с ацетилкоферментом А и последующий гидролиз тиоэфирной связи С~S.

Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:

 СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ®2СО2­ + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.

 

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Две молекулы пировиноградной кислоты поступают на ферментативный кольцевой"конвейер", который называют циклом Кребса, по имениисследователя, открывшего его, или циклом трикарбоновых кислот, которыеобразуются в этом цикле как промежуточные продукты.

Если ферменты гликолизанаходятся в цитоплазме клеток, вне клеточных органелл, то все ферментыцикла трикарбоновых кислот локализованы в митохондриях, в их внутреннем межмембранном пространстве, которое заполнено матриксом- полужидким белковым веществом. Попадая в митохондрию,пировиноградная кислота окисляется и превращается в богатое энергиейпроизводное уксусной кислоты - ацетилкофермент А.

Если бы пировиноградная кислота превращалась просто в уксусную кислоту,возникло бы соединение, выраженное формулой СН3-СООН. Однако в ходеферментативной реакции к остатку уксусной кислоты присоединяется сложноеорганическое соединение - кофермент A(HS-КоА), и образуется богатаяэнергией молекула ацетилкофермента А, или, сокращенно, ацетил-КоА. Превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА происходит при участиигигантского ферментативного комплекса, в состав которого входят 60 белковыхмолекул трех типов и присоединенные к ним переносчики электронов (рис.

38). Не только глюкоза может служить источником энергии. Окисляются вклетках и жирные кислоты, которые образуются благодаря ферментативному расщеплению жиров липазой.В результате окисления жирных кислот в конечном итоге также образуетсяацетил-КоА и восстанавливаются акцепторы электронов НАД в НАДН. При этомпроисходит восстановление акцепторов еще одного типа - ФАД в ФАДН (ФАД -это флавинадениндинуклеотид).

Энергия, запасенная в цикле трикарбоновыхкислот, в молекулах НАДН и ФАДН2, также исользуется далее для синтеза АТФ. Жиры, которые у животных накапливаются и хранятся в специальных клетках- липоцитах, как и углеводы, служат важным энергетическим резервом. Когда в клеткахвозникает дефицит и глюкозы, и жирных кислот, окислению подвергается ряд аминокислот. При этом также образуется ацетил-КоА, или органические кислоты, которыеокисляются далее в цикле трикарбоновых кислот.

Аминокислоты - это последнийэнергетический резерв, который поступает в "топку" биологическогоокисления, когда исчерпаны другие резервы. Аминокислоты - дорогойстроительный материал, и они в основном служат для синтеза белков.

Существенно, что при окислении глюкозы, жирных кислот и некоторыхаминокислот образуется одинаковый конечный продукт - ацетил-КоА.

При этомпроисходит "обезличивание" первичного источника энергии,поскольку ацетил-КоА не имеет никаких следов своего происхождения. Такимспособом готовится "топливо" для основной биологической"топки" в митохондриях. Следовательно, в цикл трикарбоновыхкислот поступают молекулы ацетил-КоА из разных энергетических источников.

Что бы мы ни съели - хлеб, масло, картофель или иную пищу, при расщеплениикрахмала картофеля или хлеба пищевари тельным ферментом образуются молекулыглюкозы, а при расщеплении жира образуются жирные кислоты.

Они поступают вкровь, доставляются в клетки и там расщепляются и окисляются до ацетил-КоА.На следующем этапе цикла трикарбоновых кислот ацетил-КоА соединяется смолекулой щавелевоуксусной кислоты, и при этом образуется трикарбоноваялимонная кислота (в ее остове уже не два атома углерода, как в ацетил-КоА,а три атома углерода и, соответственно, при них три карбоксильные группы -СООН). Эта реакция приведена на рис. схема

Лимонная кислота окисляется в ходе последующих четырех ферментных реакций.

При этомвосстанавливаются три молекулы НАД в НАДН, одна молекула ФАД в ФАД-Н2, иобразуется молекула гуанозинтрифосфата (ГТФ) с высокоэнергетической фосфатной связью. Энергия ГТФ используется дляфосфорилирования АДФ и образования АТФ. Лимонная кислота теряет двауглеродных атома, за счет которых образуются две молекулы CO2.

В сумме, в результате семи последовательных ферментативных реакций,лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную кислоту. Образовавшаяся молекула щавелевоуксусной кислоты соединяется с новоймолекулой ацетил-КоА, поступающей на этот циклический конвейер ферментов.При этом вновь образуется молекула лимонной кислоты, которая ступенчатоокисляется до щавелевоуксусной кислоты, и цикл вновь повторяется. В составелимонной кислоты как бы сгорает присоединившийся остаток ацетил-КоА. Приэтом образуется углекислый газ, атомы водорода и электроны переносятся наакцепторы - НАД+ и ФАД+.

Таким образом, энергия химических связейорганических веществ, углеводов, жиров, белков накапливается в молекулахНАДН, ФАДН2 и АТФ.

Универсальным биологическим аккумулятором являются молекулы АТФ. Как мы уже знаем, молекулы АТФ служат для сокращения мышц, работынервных клеток, выработки секреции гормонов и множества иных видовдеятельности клеток и организма. Однако в описанных выше процессах глюкозывозникали главным образом молекулы НАДН и ФАДН2, в которых запасена энергияглюкозы и иных органических веществ, и совсем мало синтезировалось молекулАТФ.

См.

подробнее Циклтрикарбоксильных кислот (ЦТК Кребса):введение

Ссылки:

Привет! Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле. Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о &#;золотом кольце&#; биохимии &#; цикле Кребса.

Его также называют цикл трикарбоновых кислот и цикл лимонной кислоты, это всё синонимы.

Сами реакции я распишу в следующей статье. Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.

Для начала давайте разберём что такое обмен веществ.

Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.

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.

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.


Самое важное

  • Цикл Кребса &#; перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
  • Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
  • Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
  • Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.



Схема метро мобильных
Схема освещение в фото
Стены в квартире схема
Перенабрать схему в пм
Opel omega 1995 схема
Читать далее...