Каков результат цикла кребса

Каков результат цикла кребса

Цикл Кребса также называется циклом трикарбоновых кислот, так как они образуются в нем в качестве промежуточных продуктов. Представляет собой ферментативный кольцевой конвейер, «работающий» в матриксе митохондрий.

Результатом цикла Кребса является синтез небольшого количества АТФ и образование НАД · H2, который далее направляется на следующий этап клеточного дыхания – дыхательную цепь (окислительное фосфорилирование), расположенную на внутренней мембране митохондрий.

Образовавшаяся в результате гликолиза пировиноградная кислота (пируват) поступает в митохондрии, где она в конечном итоге полностью окисляется, превращаясь в углекислый газ и воду. Сначала это происходит в цикле Кребса, затем при окислительном фосфорилировании.

До цикла Кребса пируват декарбоксилируется и дегидрируется. В результате декарбоксилирования отщепляется молекула CO2, дегидрирование — это отщепление атомов водорода. Они соединяются с НАД.

В результате из пировиноградной кислоты образуется уксусная, которая присоединяется к коферменту А. Получается ацетилкофермент А (ацетил-КоА) – CH3CO

S-КоА, содержащий высокоэнергетическую связь.

Превращение пирувата в ацетил-КоА обеспечивает большой ферментативный комплекс, состоящий из десятков полипептидов, связанным с переносчиками электронов.

Цикл Кребса начинается с гидролиза ацетил-КоА, при котором отщепляется ацетильная группа, содержащая два атома углерода. Далее ацетильная группа включается в цикл трикарбоновых кислот.

Ацетильная группа присоединяется к щавелевоуксусной кислоте, имеющей четыре атома углерода. В результате образуется лимонная кислота, включающая шесть атомов углерода. Энергию для этой реакции поставляет макроэргическая связь ацетил-КоА.

Далее следует цепь реакций, в которых связанная в цикле Кребса ацетильная группа дегидрируются с высвобождением четырех пар атомов водорода и декарбоксилируются с образованием двух молекул CO2. При этом для окисления используется кислород, отщепляемый от двух молекул воды, а не молекулярный. Процесс называется окислительным декарбоксилированием. В конце цикла щавелевоуксусная кислота регенерируется.

Вернемся на этап лимонной кислоты. Ее окисление проходит за ряд ферментативных реакций, при которых образуются изолимонная, щавелевоянтарная и другие кислоты. В результате этих реакций, на разных стадиях цикла, восстанавливаются три молекулы НАД и одна ФАД, образуется ГТФ (гуанозинтрифосфат), содержащий макроэргическую фосфатную связь, энергия которой впоследствии используется для фосфорилирования АДФ. В результате образуется молекула АТФ.

Лимонная кислота теряет два атома углерода с образованием двух молекул CO2.

В результате ферментативных реакций лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную, которая снова может соединиться с ацетил-КоА. Цикл повторяется.

В составе лимонной кислоты присоединившийся остаток ацетил-КоА сгорает с образованием углекислого газа, атомов водорода и электронов. Водород и электроны переносятся на НАД и ФАД, которые являются акцепторами для него.

Окисление одной молекулы ацетил-КоА дает одну молекулу АТФ, четыре атома водорода и две молекулы углекислого газа. То есть углекислый газ, выделяемый при аэробном дыхании, образуется на этапе цикла Кребса. При этом молекулярный кислород (O2) здесь не используется, он необходим лишь на этапе окислительного фосфорилирования.

Атомы водорода присоединяются к НАД или ФАД, в таком виде далее попадают в дыхательную цепь.

Одна молекула глюкозы дает две молекулы пирувата и, следовательно, два ацетил-КоА. Таким образом на одну молекулу глюкозы приходится два оборота цикла трикарбоновых кислот. В общей сложности образуются две молекулы АТФ, четыре CO2, восемь атомов H.

Следует отметить, что не только глюкоза и образующийся из нее пируват поступают в цикл Кребса. В результате расщепления ферментом липазой жиров образуются жирные кислоты, окисление которых также приводит к образованию ацетил-КоА, восстановлению НАД, а также ФАД (флавинадениндинуклеотида).

Если клетка испытывает дефицит углеводов и жиров, то окислению могут подвергаться аминокислоты. При этом образуются ацетил-КоА и органические кислоты, которые далее участвуют в цикле Кребса.

Таким образом неважно, каким был первичный источник энергии. В любом случае образуется ацетил-КоА, представляющий собой универсальное для клетки соединение.

Краткие исторические сведения

Наш любимый цикл – ЦТК, или Цикл трикарбоновых кислот – жизнь на Земле и под Землей и в Земле… Стоп, а вообще это самый удивительный механизм – он универсален, является путем окисления продуктов распада углеводов, жиров, белков в клетках живых организмов, в результате получаем энергию для деятельности нашего тела.

Открыл этот процесс собственно Кребс Ганс, за что и получил Нобелевскую премию!

Родился он в августе 25 — 1900 года в Германии город Хильдесхайм. Получил медицинское образование Гамбургского университета, продолжил биохимические исследования под руководством Отто Вaрбурга в Берлине.

В 1930 открыл вместе со студентом своим процесс обезвреживания аммиака в организме, который был у многих представителей живого мира, в том числе и человека. Этот цикл – цикл образования мочевины, который также известен под именем цикла Кребса №1.

Когда к власти пришел Гитлер, Ганс эмигрировал в Великобританию, где продолжает заниматься наукой в Кембриджском и Шеффилдском университетах. Развивая исследования биохимика из Венгрии Альберта Сент-Дьёрди, получает озарение и делает самый знаменитый цикл Кребса № 2, или по-другому "цикл Сент-Дьёрди – Кребса" — 1937.

Результаты исследований посылаются в журнал "Nature", который отказывает в напечатании статьи. Тогда текст перелетает в журнал "Enzymologia" в Голландии. Кребс получает Нобелевскую премию в 1953 по физиологии и медицине.

Открытие было удивительным: в 1935 Сент-Дьёрди находит, что янтарная, оксалоуксусная, фумаровая и яблочная кислоты (все 4 кислоты — естественные химические компоненты клеток животных) усиливают процесс окисления в грудной мышце голубя. Которая была измельчена.

Именно в ней процессы метаболические идут с наибольшей скоростью.

Читайте также:  Подъем ноги назад

Ф. Кнооп и К.Мартиус в 1937 году находят, что лимонная кислота превращается в изолимонную через продукт промежуточный, цис – аконитовую кислоту. Кроме того изолимонная кислота могла превращаться в а-кетоглутаровую, а та – в янтарную.

Кребс заметил действие кислот на поглощение О2 грудной мышцей голубя и выявил из активирующее действие на окисление ПВК и образование Ацетил-Коэнзима А. Кроме того процессы в мышце угнетались малоновой кислотой, которая похожа на янтарную и могла конкурентно ингибировать ферменты, у которых субстрат – янтарная кислота.

Когда Кребс добавлял малоновую кислоту к среде реакции, то начиналось накопление а-кетоглутаровой, лимонной и янтарной кислот. Таким образом понятно, что действие совместное а-кетоглутаровой, лимонной кислот приводит к образованию янтарной.

Ганс исследовал еще более 20 веществ, но они не влияли на окисление. Сопоставив полученные данные, Кребс получил цикл. В самом начале исследователь не мог точно сказать начинается процесс с лимонно или изолимонной кислоты, поэтому назвал "цикл трикарбоновых кислот".

Сейчас мы знаем, что первой является лимонная кислота, поэтому правильно — цитратный цикл или цикл лимонной кислоты.

У эукариот реакции ЦТК протекают в митохондриях, при этом все ферменты для катализа, кроме 1, содержатся в свободном состоянии в матриксе митохондрии, исключение — сукцинатдегидрогеназа — локализуется на внутренней мембране митохондрии, встраивается в липидный бислой. У прокариот реакции цикла протекают в цитоплазме.

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;
Читайте также:  Что попить для волос и ногтей

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.

  • 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.

More from my site

23 Responses

Все очень понятно объяснили , доступным языком и ни чего лишнего )

Очень все доступно обьяснено. Когда то я все это сдала на отлично на 2 курсе. Но после 20 лет практики все забыла. И стыдно стало. Вот теперь пытаюсь вспомнить, хотя больгинство моих коллег и не пытаются это знать. Спросите у своего семейного врача: зачем нужен цикл Кребса? А орнитиновый цикл?

Михаил.К

Вот-вот, 20 лет практики и всё забыто. А между тем нарушенный цикл Кребса, особенно при латентном ацидозе, является основой воспалительных процессов организма. Воспаление — основной фактор ускоренного старения и ранней смерти. Лечим не причину, а его следствие… увы.

Валентина

Спасибо,все забыла из.биохимии,очень доходчиво

Orest

Блестящее объяснение! Приходите ко мне в колледж читать фармакологию 😀

Спасибо огромное! Биофак тридцать лет назад плюс эта информация сразу расставляет все по местам: как мы питаемся, что мы едим и для чего нам это нужно! Явно не для получения удовольствия от пищи! А ведь многие люди уверены, что еда нужна, чтоб было ВКУСНО!

Михаил К.

Алексей

Все вроде понятно но при чем сдесь лимонная кислота про нее не слова?

Pavel

Лимонная кислота — это продукт первой из восьми реакций цикла Кребса. В следующей же статье вы можете увидеть их все)

Михаил

Белки и жиры у вас проходят стадию пирувата. Это — свойство только глюкозы. Смысла нет аминокислоты диссимилировать на составные. С жирами тоже-они целиком идут на коэнзим. В итоге, в ЦКТ вовлечены только глюкоза и жиры, читай, пируват и коэнзим. Именно поэтому при ИЗСД при нехватке глюкозы в клетке накапливаются кетоны. Я 33 года болею диабетом без осложнений. Если интересно-пишите.

Pavel

Добрый день, Михаил! Очень извиняюсь за столь запоздалый ответ. Я, конечно, могу ошибаться, но нам в университете рассказывали, что аминокислоты также могу превращаться в пируват, становясь таким образом метаболитами Цикла Кребса.
Посмотрите, пожалуйста, учебник по биохимии, например, «Биохимия, том 2» автора Страйера. Глава 18.7, «Судьба атомов углерода распавшихся аминокислот».
Будьте здоровы!

Юлия Сергеевна

У моей дочери трескается кожа на пальцах рук, а теперь язык. Наверное неправильно работает цикл кребеса и ко всему я предполагаю, что взрывной характер так же изза не правильной работы митохондрий. Как наладить систему? Что посоветуете?

Pavel

Добрый день, Юлия Сергеевна. Неправильная работа цикла Кребса — это абстрактное заключение. Существуют так называемые наследственные ферментопатии — врождённые нарушения работы ферментов, в том числе и ферментов цикла Кребса.
Вашей дочери следует обследоваться у хороших специалистов. Я далёк от области изучения эндокринных нарушений (я студент меда — старшекурсник). Но я бы посоветовал начать с эндокринолога, обязательно сдать общий анализ крови и биохимию, показаться с ними знающему терапевту, а далее уже по результатам действовать.
Здоровья вам и вашей дочке!

Наталия

Здравствуйте! хочу попросить вашей помощи. Я читала книги спортивного физиолога Бориса Степановича Жерлыгина, он является основателем Клуба ПРОЩАЙ.ДИАБЕТ. Так вот он считает, что от диабета 2 типа спасает усиление цикла Крабса, потому что этот цикл-общий конечный путь окисления ацетильных групп, в которые в процессе катаболизма превращается большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива»(включая глюкозу).То есть чем мощнее цикл Крепса, тем больше глюкозы сгорает, а ее уровень в крови нормализуется полностью.
Объясните, пожалуйста, как это сделать практически? Какие упражнения для этого нужны,чтобы увеличить количество митохондрий ? Знаете ли вы что либо об этом?

Читайте также:  Шипит сердце что делать

Pavel

Добрый день, уважаемая Наталья. Я не нашёл в сети каких-либо сертификатов или иных документов, которые бы подтвердили хотя бы наличие высшего медицинского образования у Бориса Степановича.

Теперь о лечении диабета второго типа. Человек с такой патологией должен наблюдаться у хорошего, дипломированного врача-эндокринолога. Инсулин при диабете второго типа не всегда находится в недостатке, а лишь на определённом этапе течения болезни. Поэтому у значительного числа пациентов возможно лечение только приёмом специальных препаратов в виде таблеток. Что касается отмены инсулина — на стадии СД2, когда наступает дистрофия и атрофия бета-клеток поджелудочной железы, отказ от инсулина, с точки зрения современной доказательной медицины, может повлечь за собой очень грозные и опасные для жизни последствия.

Теперь об увеличении количеств митохондрий. Количество клеточных органелл (так называют органы клетки) всегда должно соответствовать той нагрузке, которой клетка подвергается. Я (студент 4-го курса мед. университета) ни разу не слышал о попытках искусственного увеличения органелл, в частности, митохондрий, для лечения сахарного диабета. И это при том, что СД изучался мной на 4-х предметах, я даже хотел отдельную статью про него написать. Вообще, насколько я знаю, проблема при СД 2-го типа заключается в том, что глюкоза не может попасть внутрь клетки. У меня вопрос к Борису Степановичу — как вообще влияет количество митохондрий на СД 2-го типа, если глюкоза до них просто не добирается из-за невозможности попасть в саму клетку? И ещё один вопрос. Его заявления чрезвычайно смелы и радикальны (дайте мне 70 больных диабетом и я больше половины из них «сниму» с инсулина). В каких авторитетных, рецензируемых научных журналах можно почитать о его методике?

Мария

по поводу белков в глюкозу, на сколько я помню у человека (изучала биохимию в 1м меде СПБ) у человека белки в глюкозу не преобразуются-именно поэтому диета при сахарном диабете белковая и крупа гречневая..И это существенная особенность. А вот у кошек белки в глюкозу преобразуются в том же цикле (что и понятно-они эволюционно строгие мясоеды) поэтому у кошек белковая диета никоим образом уровень глюкозы в крови не снижает. Пока писала, подумала о метаболизме у народов крайнего севера-питание рыбой и мясом, поняла что их энергия в жирах. То есть цикл Кребса не одинаков для человека и кошки. Хотя суть одна. Не пренебрегайте библиотеками и академическими изданиями. Автор статьи-проверьте и исправьте в случае подтверждения моих слов. Это важно. PS Возможно за 15 лет были сделаны новые открытия в данной области. Но, насколько я помню, были примеры бесчеловечных экспериментов при питании человека только белками он погибает. Источники не помню.

Pavel

Добрый день, Мария. Я не писал про то, что белки превращаются в глюкозу, это было бы действительно неграмотно. Чтобы быстро освежить ваши знания по главным путям метаболизма, а также про то, откуда берётся глюкоза, я рекомендую вам почитать главы про глюконеогенез и про судьбу всосавшихся аминокислот. Об этом, например, отлично пишут Берёзов и Коровкин в своём учебнике по биохимии. Когда я писал эту статью, я опирался именно на эту книгу. С уважением, Павел, medicine-boy

Елена

Спасибо огромное за статью. Как все быстро забывается, но… и также быстро восстанавливается- вот так лежит информация «в нужной комнатке мозга» и ждет своего часа. Павел, можно ли получить доступ к вашим соц сетям- в вк или ок? Возможно, там много очень интересной информации.

Pavel

Спасибо за отзыв, уважаемая Елена) Я подумываю завести сообщество вк или хотя бы отдельную страницу с логотипом сайта. Но я сам учусь, и у меня проблемы со временем (это заметно по тому, что новую статью про анатомию кроветворной системы я пишу уже 3 месяца) . На сегодняшний день для связи со мной есть только моя страница вк https://vk.com/id231420474

Но там нет ничего полезного, никаких ссылок или новостей)

Дарья

Вау.
Всё было действительно максимально просто и понятно, спасибо вам большое!)
В меде не учусь, но иногда такой интерес к этой теме берёт – жуть. Хорошо, что нашла вас сайт, теперь смогу удовлетворять любопытство.
Пойду читать и другие статьи)

Pavel

Спасибо вам за отзыв! Буду стараться и дальше писать в таком же стиле)

Ольга

Павел здравствуйте . А как цикл Кребса связан с ожирением. я не медик и не биолог. можно также доступно пояснить как и Вы объяснили о цикле Кребса, или подсказать где можно найти и ознакомиться с данным вопросом. Благодарю.

Наталья

Павел, здравствуйте! Заинтересовалась препаратом Ветомгин 8.21 в описании указано, что активизирует цикл Кребса и случайно вышла на вашу статью. Спасибо за статью.

Ссылка на основную публикацию
Каких витаминов чаще не хватает
По данным НИИ питания, у 70-80% россиян наблюдается дефицит трех и более необходимых для жизни витаминов. В чем причины этого...
Какие мышцы развивает велосипед
В наше время велосипед – это не только привычное и популярное средство передвижения. Это и образ жизни, и настоящий спортивный...
Какие мышцы развивает скакалка
Для достижения успехов в спорте, поддержания тонуса тела необходимы регулярные тренировки. Но не всегда есть финансы и возможности посещать тренажерный...
Каков результат цикла кребса
Цикл Кребса также называется циклом трикарбоновых кислот, так как они образуются в нем в качестве промежуточных продуктов. Представляет собой ферментативный...
Adblock detector