Je Krebsův cyklus aerobní nebo anaerobní: Proč, jak

Je Krebsův cyklus aerobní nebo anaerobní, velmi záludná otázka. Protože Krebsův cyklus sám o sobě nevyžaduje kyslík, ale v nepřítomnosti kyslíku se proces zastaví. Zde tedy zjistíme, zda je Krebsův cyklus aerobní nebo anaerobní.

Proces Krebsova cyklu sám o sobě nevyžaduje žádnou molekulu kyslíku. Ale po ukončení, když molekula redukčního činidla prochází elektronovým transportním řetězcem, O2 slouží jako poslední akceptor elektronů. V nepřítomnosti O2  celý proces spolu s Krebsovým cyklem by se zasekl. To je důvod, proč ačkoli Krebsův cyklus nevyžaduje O2  sám o sobě je to proces aerobního dýchání. 

Slavný německý biolog, biochemik Sir Hans Adolf Krebs a William Arthur Johnson poprvé identifikoval proces v roce 1937. Podle jména sira HA Krebse se proces nazývá Krebsův cyklus. Cyklus je také známý jako cyklus kyseliny citrónové, protože na začátku tohoto procesu acetyl-CoA reaguje s oxaloacetátem a vytváří kyselinu citrónovou.

Kyselina citronová (6-uhlíková molekula) má v sobě tři karboxylové skupiny (- COOH). To je důvod, proč se cyklus také nazývá cyklus TCA nebo cyklus trikarboxylové kyseliny. Krebsův cyklus je 8 enzymy zprostředkovaných reakcí. Enzymy zapojené do Krebsova cyklu jsou Citrátsyntáza, akonitáza, isocitrátdehydrogenáza, α-ketoglutarát, sukcinyl-CoA syntetáza, sukcinátdehydrogenáza, fumaráza, malátdehydrogenáza atd. 

Kromě malého množství energie Krebsův cyklus produkuje redukční činidla, která se později účastní procesu oxidativní fosforylace. Po dokončení jednoho cyklu 3 molekuly NADH, 1 molekula FADH2, 1 molekula GTP (nebo ATP), 2 molekuly CO2 jsou produkovány. 

Je Krebsův cyklus aerobní nebo anaerobní

Je Krebsův cyklus aerobní nebo anaerobní od Wikimedia Commons

Probíhá Krebsův cyklus při anaerobním dýchání?

Přestože Krebsův cyklus nevyžaduje kyslík, jedná se výhradně o aerobní metodu dýchání. 

In anaerobní dýchání První krok je stejný jako proces aerobního dýchání, tedy glykolýza. V procesu glykolýzy se molekula cukru rozkládá na 3-uhlíkovou molekulu pyruvátu (C3H4O3) a vytváří určitou energii (2 ATP). Poté v anaerobním procesu v důsledku nepřítomnosti kyslíku nepodléhá redukční činidlo NADH oxidativní fosforylaci a proces Krebsova cyklu by byl rovněž ztížen. Z tohoto důvodu Krebsův cyklus neprobíhá v anaerobním režimu.

Místo Krebsova cyklu po procesu glykolýzy v anaerobním režimu molekuly podstupují produkci kyseliny mléčné nebo alkoholovou fermentaci a uvolňují malá množství ATP (2 ATP).

Při výrobě kyseliny mléčné molekula cukru nejprve podstoupí glykolýzu a přemění se na tříuhlíkový pyruvát (C3H4O3), poté se znovu rozbije za vzniku kyseliny mléčné a energie.

C6H12O6 → C3H6O3 + energie (2ATP)

V procesu alkoholové fermentace molekula cukru prochází glykolýzou a přeměňuje se na pyruvát (C3H4O3) se třemi molekulami uhlíku, poté se láme a přeměňuje na alkohol (etanol) a produkuje energii a oxid uhličitý (CO).2). 

C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + energie (2ATP) 

Kroky Krebsova cyklu

Glykolýza je prvním krokem v procesu dýchání, po kterém produkovaný pyruvát vstupuje do mitochondriální matrice a je oxidován. Po uvolnění karboxylové skupiny jako oxidu uhličitého se přemění na acetyl-CoA. Acetyl-CoA je jedinou molekulou, která nejprve vstupuje do procesu Krebsova cyklu. The Krebsův cyklus probíhá v několika krocích.

obrázky 2

Je Krebsův cyklus aerobní nebo anaerobní Wikimedia Commons

Kondenzace mezi acetyl-CoA a oxalacetátem

Na počátku byl acetyl-CoA produkovaný oxidací pyruvátu spojen s oxaloacetátem (OAA). Jde o nevratnou reakci, ve které se účastní citrátsyntáza a tvoří citrát a coA. 

Izomerizace kyseliny citrónové

Jde o dvoustupňovou vratnou reakci, při které enzym akonitáza způsobí dehydrataci citrátu a přemění jej na cis-akonitázu. Po tomto kroku se cis-akonitáza podrobí rehydrataci a vytvoří isocitrát. 

Dekarboxylace isocitrátu

Je to také dvoukroková reakce. Nejprve enzym isocitrátdehydrogenáza převádí isocitrát na oxalosukcinát a NAD+ do NADH.

Ve druhém kroku je dekarboxylace usnadněna přeměnou oxalosukcinátu na α-ketoglutarát a uvolněním 1 molekuly CO2.

Oxidační dekarboxylace α-ketoglutarátu

Stejně jako v předchozím kroku jde také o oxidačně-redukční reakci. Jde o nevratnou reakci, při které α-ketoglutarátdehydrogenáza uvolňuje karboxylovou skupinu nebo 1 molekulu CO2 a přeměňuje α-ketoglutarát na sukcinyl-CoA. Při této reakci vzniká 1 molekula NADH. 

Sukcinyl-CoA na sukcinát

Je to jediný krok, který způsobuje fosforylaci guanosindifosfátu a produkuje molekuly GTP. Tento krok usnadňuje enzym sukcinyl-CoA syntáza, která převádí sukcinyl-CoA na sukcinát a produkuje GTP. 

Dehydratace sukcinátu

V tomto kroku sukcinátdehydrogenáza, dehydrogenovaný sukcinát do

fumarát. V této reakci FAD slouží jako akceptor elektronů a převádí se na FADH2. Prochází elektronovým transportním řetězcem a na konci produkuje 2 molekuly ATP.

Hydratace fumarátu

Je to vratná reakce. Enzym fumaráza hydratuje fumarát a přeměňuje jej na L-malát.

Dehydrogenace L-malátu

Je to také oxidačně-redukční reakce, na které se podílí L-malát dehydrogenáza. L-malát dehydrogenáza coverus L-malát na oxaloacetát a také převádí NAD+ na redukční činidlo NADH. Je to poslední krok cyklu, po kterém se NADH účastní mechanismu elektronového transportního řetězce a vyrábí energii. Oxalacetát umožňuje opakování cyklu ještě jednou s asociací acetyl-coA. 

Chcete-li vědět více, přečtěte si náš článek na Příklady aktivní dopravy: Primární, Sekundární s vysvětlením

Je Krebsův cyklus oxidativní fosforylací?

V procesu aerobního dýchání celý mechanismus prochází v posledním kroku oxidativní fosforylací a uvolňuje energii štěpením vazeb. V tomto procesu se NADH přeměňuje na NAD a molekula kyslíku slouží jako poslední molekula akceptoru elektronů. 

Krebsův cyklus není proces oxidativní fosforylace, oba se od sebe liší. Oxidační fosforylace probíhá na konci procesu Krebsova cyklu. Kde Krebsův cyklus produkuje oxid uhličitý nebo CO2adenosintrifosfát nebo ATP a redukční činidlo NADH (nikotinamid adenindinukleotid) a FAD (flavinadenindinukleotid). Proces oxidativní fosforylace produkuje molekuly energie nebo ATP redukcí NADH na NAD.

obrázky 3

Proces oxidační fosforylace z Wikimedia Commons

Je Krebsův cyklus katabolický nebo anabolický?

Metabolické procesy, při kterých se složité molekuly rozpadají a přeměňují na menší jednotky a uvolňování energie, jsou katabolické reakce. Metabolický proces je reakce vyžadující energii, při které jsou složité molekuly konstruovány pomocí menších molekulárních jednotek.

V Krebsově cyklu je vidět, že z oxidace acetyl-CoA, GTP, NADH, FADH2 atd. vzniká stejně jako katabolická reakce. Na druhé straně meziprodukty (citrát, α-ketoglutarát, sukcinát) této reakce se používají v různých mechanismech tvorby komplexních molekul, jako jsou anabolické reakce. To znamená, že Krebsův cyklus má v sobě katabolické i anabolické vlastnosti, proto se nazývá amfibolická reakce. Který metabolický proces má v sobě jak anabolické reakce, tak katabolické reakce, jsou známé jako amfibolické reakce.

Je Krebsův cyklus součástí fotosyntézy?

Krebsův cyklus není součástí procesu fotosyntézy. Krebsův cyklus je součástí buněčné dýchání procesu, kde se vyskytuje v mitochondriální matrici buňky.

V procesu fotosyntézy existuje biochemický proces nazývaný Calvinův cyklus nebo C3 cyklus, který se vyskytuje v chloroplastu rostliny. Tento proces převádí CO2 nebo oxidu uhličitého na molekuly cukru nebo glukózy (C6H12O6). 

Chcete-li vědět více, přečtěte si náš článek o Rozdíl mezi chromozomy živočišných a rostlinných buněk: Srovnávací analýza struktury, funkce a faktů

Celkově lze říci, že Krebsův cyklus je jednou z nejdůležitějších amfibolických reakcí v procesu aerobního dýchání.

Také čtení: