Ciclo de Krebs – las principales etapas y significado para los sistemas biológicos

La mayor parte de la energía química del carbono se libera en condiciones aeróbicas con la participación de oxígeno. El ciclo de Krebs también se llama ciclo de ácido cítrico, o respiración celular. Muchos científicos participaron en el desciframiento de las reacciones individuales de este proceso: A. Szent-Gyorgyi, A. Lenringer, H. Krebs, cuyo nombre es el ciclo, SE Severin y otros.

Existe una estrecha correlación entre la digestión anaeróbica y aeróbica de los carbohidratos. En primer lugar, se expresa en presencia de ácido pirúvico, que termina la digestión anaerobia de los carbohidratos y comienza la respiración celular (ciclo de Krebs). Ambas fases son catalizadas por las mismas enzimas. La energía química se libera durante la fosforilación, se reserva en forma de macroergs de ATP. En las reacciones químicas, participan las mismas coenzimas (NAD, NADP) y cationes. Las diferencias son las siguientes: si la digestión anaerobia de los carbohidratos se localiza principalmente en el haloplasma, las reacciones de la respiración celular se producen principalmente en las mitocondrias.

Bajo ciertas condiciones, se observa antagonismo entre las dos fases. Así, en presencia de oxígeno, la velocidad de reacción de la glucólisis disminuye bruscamente (efecto Pasteur). Los productos de la glucólisis pueden inhibir el metabolismo aeróbico de los carbohidratos (el efecto Crabtree).

El ciclo de Krebs tiene una serie de reacciones químicas, por lo que los productos de digestión de carbohidratos se oxidan a dióxido de carbono y agua, y la energía química se acumula en los compuestos macroérgicos. Durante la respiración celular, se forma un "portador" – ácido oxaloacético (SHCHO). Posteriormente, se produce condensación con el "portador" del residuo de ácido acético activado. Hay ácido tricarboxílico – limón. En el curso de las reacciones químicas, hay una "rotación" del resto de ácido acético en el ciclo. Dieciocho moléculas de trifosfato de adenosina se forman a partir de cada molécula de ácido pirúvico . Al final del ciclo, se libera un "portador" que reacciona con las nuevas moléculas del residuo de ácido acético activado.

Ciclo de Krebs: reacciones

Si el producto final de la digestión anaerobia de hidratos de carbono es ácido láctico, entonces bajo la influencia de lactato deshidrogenasa se oxida a ácido pirúvico. Parte de las moléculas de ácido pirúvico va a la síntesis del "portador" del SHCH bajo la influencia de la enzima piruvato carboxilasa y en presencia de iones Mg2 +. Parte de las moléculas de ácido pirúvico es la fuente de la formación de "acetato activo" – acetilcoenzima A (acetil-CoA). La reacción se lleva a cabo bajo la influencia de piruvato deshidrogenasa. Acetil-CoA contiene un enlace macroérgico, en el que se acumula aproximadamente 5-7% de la energía. La mayor parte de la energía química se forma como resultado de la oxidación del "acetato activo".

Bajo la influencia de la citrato sintetasa, el propio ciclo de Krebs comienza a funcionar, lo que conduce a la formación de ácido citrato. Este ácido bajo la influencia de la aconitate hidratasa se deshidrogena y se convierte en ácido cis-aconítico, que después de la adición de la molécula de agua se convierte en un ácido isomónico. Entre los tres ácidos tricarboxílicos se establece un equilibrio dinámico.

El ácido isolimónico se oxida a ácido oxalilsuccínico, que se descarboxila y se convierte en ácido alfa-cetoglutárico. La reacción es catalizada por la enzima isocitrato deshidrogenasa. Ácido alfa-cetoglutárico bajo la influencia de la enzima 2-oxo- (alfa-ceto) -glutarato deshidrogenasa descarboxilada, dando como resultado la formación de succinil CoA que contiene un enlace macroérgico.

En la siguiente etapa, la succinil-CoA bajo la acción de la enzima succinil-CoA sintetasa transmite un enlace de alta energía de GDF (guanosina difosfato ácido). GTP (ácido trifosfato de guanosina) bajo la influencia de la enzima GTP-adenilato quinasa da la conexión macroérgica de AMP (adenosina monofosfato ácido). Ciclo de Krebs: fórmulas – GTP + AMP – GDF + ADP.

El ácido succínico bajo la acción de la enzima succinato deshidrogenasa (SDG) se oxida a ácido fumárico. La coenzima de LDH es dinucleótido de flavina adenina. Fumarato, bajo la influencia de la enzima fumarato hidratasa, se convierte en ácido málico, que a su vez se oxida para formar SHCHO. En presencia de acetil-CoA en el sistema de reacción, el SCOQ se incluye de nuevo en el ciclo de ácido tricarboxílico.

Por lo tanto, se forman hasta 38 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa (dos por glicolisis anaeróbica, seis por oxidación de dos moléculas NADH + H +, que se formaron durante la oxidorreducción glicolítica y 30 debido a CTC). El coeficiente de eficiencia del CTC es 0,5. La energía restante se disipa en forma de calor. El CTC oxida 16-33% de ácido de lactato, el resto de su masa va a la resíntesis de glucógeno.