If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Կիտրոնաթթվային ցիկլ

Գաղափարը և կիտրոնաթթվային ցիկլի փուլերը, որ հայտնի են նաև որպես Կրեբսի ցիկլ կամ եռկարբոնաթթվային ցիկլ։

Ներածություն

Ի՞նչ կարևորություն ունի եռկարբոնաթթվային ցիկլը: Դա այնքան կարևոր է, որ կիրառության մեջ ունի ոչ թե մեկ կամ երկու, այլ երեք տարբեր անուն:
Անունը, որ հիմնականում կօգտագործենք այստեղ, կիտրոնաթթվային ցիկլն է և վերաբերում է շղթայական ռեակցիաների ընթացքում առաջացող առաջին մոլեկուլին՝ ցիտրատին, կամ իր պրոտոնացված ձևով՝ կիտրոնաթթվին: Սակայն հնարավոր է նաև լսած լինես եռկարբոնաթթվային ցիկլ կոչվող ռեակցիաների շարքի մասին (ԵԿՑ): Այսպես է կոչվել առաջին երկու միջանկյալ նյութերի երեք կարբօքսիլ խմբերի պատճառով կամ էլ անվանվել է Կրեբսի ցիկլ հայտնագործողի՝ Հանս Կրեբսի անունով:
Ինչպես էլ նախընտրեք այն անվանել , Կրեբսի ցիկլը բջջային շնչառության գլխավոր իրականացնող է: Այն վերցնում է ացետիլ CoA-ն, որն արտադրվել էր պիրուվատի օքսիդացումից և ի սկզբանե ելանյութ հանդիսացող գլյուկոզից, և օքսիդավերականգնման ռեակցիաների արդյունքում վերցնում է դրա կապի էներգիայի մեծ մասը ՆԱԴH և ՖԱԴH2 մոլեկուլների տեսքով: Էլեկտրոնի վերականգնված փոխադրիչները՝ ՆԱԴH -ը և ՖԱԴH2 -ը, առաջանալով եռկարբոնաթթվային ցիկլում, փոխանցում են իրենց էլեկտրոնները էլեկտրոնափոխադրիչ շղթային և օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման միջոցով ձեռք են բերում ԱԵՖ-ի մեծ մասը, որն արտադրվել էր բջջային շնչառության ընթացքում:
Ստորև ավելի մանրամասն կդիտարկենք, թե ինչպես է այս ուշագրավ ցիկլն աշխատում:

Կիտրոնաթթվային ցիկլի ակնարկ

Կորիզավոր բջիջներում կիտրոնաթթվային ցիկլը տեղի է ունենում միտոքոնդրիումի մատրիքսում, ճիշտ այնպես, ինչպես պիրուվատի փոխարկումը ացետիլ CoA-ի: Նախակորիզավորների բջիջներում այս քայլերը տեղի են ունենում ցիտոպլազմայում: Կիտրոնաթթվային ցիկլը փակ հանգույց է: Գործընթացի վերջին հատվածում վերականգնվում է առաջին քայլում օգտագործված մոլեկուլը: Ցիկլը ներառում է ութ հիմնական քայլ:
Ցիկլի առաջին քայլով ացետիլ CoA-ն միանում է չորս ածխածնի ատոմ ունեցող ընդունող մոլեկուլին՝ օքսալոացետատին՝ առաջացնելով ածխածնի վեց ատոմ ունեցող կիտրոնաթթվի մոլեկուլ: Արագ վերադասավորումից հետո մի քանի նմանատիպ ռեակցիաների արդյունքում այս վեց ածխածնով մոլեկուլը անջատում է իր ածխածնի ատոմներից երկուսը՝ որպես ածխաթթու գազի մոլեկուլներ: Յուրաքանչյուր անգամ առաջանում է ՆԱԴH-ի մոլեկուլ1: Ֆերմենտները, որոնք կատալիզում են այս ռեակցիաները, կիտրոնաթթվային ցիկլի հիմնական կարգավորողներն են, որոնք արագացնում կամ դանդաղեցնում են ռեակցիաները՝ ըստ բջջի էներգիայի կարիքների2։
Մնացած չորս ածխածին ունեցող մոլեկուլն անցնում է լրացուցիչ ռեակցիաների միջով՝ սկզբում ստեղծելով ԱԵՖ-ի մոլեկուլ կամ, որոշ բջիջներում, նմանատիպ մոլեկուլ՝ ԳԵՖ անվանումով: Ապա այն վերականգնում է էլեկտրոն փոխադրող ՖԱԴՖԱԴH2-ի, և վերջապես առաջացնում է ՆԱԴH-ի մեկ այլ մոլեկուլ: Այս ռեակցիաների վերջում վերականգնում է սկզբնական մոլեկուլը՝ օքսալոացետատը, որպեսզի ցիկլը կրկնվի:
Ընդհանուր առմամբ, կիտրոնաթթվային մեկ ցիկլի ընթացքում առաջանում է ածխածնի երկօքսիդի երկու մոլեկուլ, երեք ՆԱԴH, մեկ ՖԱԴH2 և մեկ ԱԵՖ կամ ԳԵՖ: Կիտրոնաթթվային ցիկլը տեղի է ունենում երկու անգամ՝ բջջային շնչառություն մտնող գլյուկոզի յուրաքանչյուր մոլեկուլի համար: Սրա պատճառն այն է, որ կա պիրուվատի երկու մոլեկուլ, և հետևաբար, երկու ացետիլ CoA է առաջանում յուրաքանչյուր գլյուկոզի հաշվով:

Կրեբսի ցիկլի քայլերը

Արդեն պատկերացում ունես կիտրոնաթթվային ցիկլի ընթացքում առաջացող մոլեկուլների մասին: Բայց ինչպե՞ս են այդ մոլեկուլներն առաջանում: Մենք քայլ առ քայլ կդիտարկենք Կրեբսի ցիկլը, կտեսնենք, թե ինչպես են առաջանում ՆԱԴH-ը, ՖԱԴH2-ը և ԱԵՖ/ԳԵՖ-ը, և թե որտեղ են արտազատվում ածխաթթու գազի մոլեկուլները:
Քայլ 1. Կրեբսի ցիկլի առաջին փուլում ացետիլ CoA-ն միանում է չորս ածխածին ունեցող օքսալոացետատի մոլեկուլին՝ անջատելով CoA խումբը և առաջացնելով վեց ածխածին ունեցող կիտրոնաթթվի մոլեկուլ:
Քայլ 2. Երկրորդ փուլում ցիտրատը փոխարկվում է իր իզոմերին՝ իզոցիտրատի: Սա իրականում երկու քայլ պարունակող գործընթաց է, որը սկզբում ներառում է ջրի մոլեկուլի հեռացումը, ապա դրա ավելացումը: Այդ իսկ պատճառով Կրեբսի ցիկլը երբեմն նկարագրվում է ինը քայլով, ոչ թե այստեղ թվարկված 8 քայլով3:
Քայլ 3. Երրորդ փուլում իզոցիտրատն օքսիդանում է՝ անջատելով ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլ՝ թողնելով ածխածին ունեցող մոլեկուլ՝ α-կետոգլուտարատ: Այս քայլում ՆԱԴ+-ը վերականգնվում է՝ առաջացնելով ՆԱԴH: Այս քայլը կատալիզող ֆերմենտը՝ իզոցիտրատ դեհիդրոգենազը, կարևոր է Կրեբսի ցիկլի արագությունը կարգավորելու համար:
Քայլ 4. Չորրորդ քայլը նման է երրորդին: Այս դեպքում α-կետոգլուտարատն է օքսիդանում՝ վերականգնելով ՆԱԴ+ՆԱԴH-ի և անջատելով ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլ: Մնացած չորս ածխածին ունեցող մոլեկուլը վերցնում է կոէնզիմ A՝ առաջացնելով անկայուն միացություն՝ սուկցինիլ CoA: Այս քայլը կատալիզող ֆերմենտը՝ α-կետոգլուտարատ դեհիդրոգենազը, նույնպես կարևոր է Կրեբսի ցիկլի կարգավորման համար:
Նկարի աղբյուրը՝ "Oxidation of pyruvate and citric acid cycle: Figure 2", ըստ՝ OpenStax College, Biology-ի, CC BY 3,0
Քայլ 5. Հինգերորդ փուլում սուկցինիլ CoACoA-ն փոխարինվում է ֆոսֆատային խմբով, որը հետո փոխանցվում է ԱԿՖ-ին՝ ԱԵՖ առաջացնելու համար: Որոշ բջիջներում ԳԿՖ-ն գուանոզին կրկնաֆոսֆատ է օգտագործվում ԱԿՖ-ի փոխարեն՝ առաջացնելով ԳԵՖ՝ գուանոզին եռֆոսֆատ: Այս քայլում առաջացող չորս ածխածին ունեցող մոլեկուլը կոչվում է սուկցինատ:
Քայլ 6. Վեցերորդ փուլում սուկցինատն օքսիդանում է՝ առաջացնելով մեկ այլ չորս ածխածին ունեցող մոլեկուլ՝ ֆումարատ: Այս ռեակցիայում ջրածնի երկու ատոմներն իրենց էլեկտրոններով փոխանցվում են ՖԱԴ-ին՝ առաջացնելով ՖԱԴH2: Ֆերմենտը, որն իրականացնում է այս քայլը, միտոքոնդրիումի ներքին թաղանթում է: Այսպես՝ ՖԱԴH2-ը կարող է անմիջապես փոխադրել իր էլեկտրոնները դեպի էլեկտրոնափոխադրիչ շղթա:
Քայլ 7. Յոթերորդ փուլում չորս ածխածին ունեցող ֆումարատի մոլեկուլին ավելացվում է ջուր՝ փոխարկելով այն մեկ այլ՝ չորս ածխածին ունեցող մոլեկուլի՝ խնձորաթթվի (մալատ)։
Քայլ 8. Կրեբսի ցիկլի վերջին փուլում օքսալոացետատը՝ չորս ածխածնով սկզբնական միացությունը, վերականգնվում է խնձորաթթվի օքսիդացման արդյունքում: Այս գործընթացում ՆԱԴ+-ի մեկ այլ մոլեկուլ է վերականգնվում ՆԱԴH-ի:

Կրեբսի ցիկլի վերջանյութերը

Եկ մի քայլ հետ գնանք և որոշակի հաշվարկ կատարենք՝ հետևելով Կրեբսի ցիկլ մուտք գործած ածխածնի մոլեկուլների ճակատագրին և հաշվելով վերականգնված էլեկտրոնի փոխադրիչները՝ ՆԱԴH-ը, ՖԱԴH2-ը և արտադրված ԱԵՖ-ը։
Ցիկլի մեկ պտույտի արդյունքում՝
  • ացետիլ CoA-ից ածխածնի երկու ատոմ է մտնում, և ածխածնի երկօքսիդի երկու մոլեկուլ է անջատվում։
  • ՆԱԴH-ի երեք և ՖԱԴH2-ի մեկ մոլեկուլ է առաջանում:
  • ԱԵՖ-ի կամ ԳԵՖ-ի մեկ մոլեկուլ է արտադրվում:
Այս թվերը ցիկլի մեկ պտույտի համար են, համապատասխանում են ացետիլ CoA-ի մեկ մոլեկուլին: Գլյուկոզի ուրաքանչյուր մոլեկուլ արտադրում է ացետիլ CoA-ի երկու մոլեկուլ: Այսպես՝ մենք պետք է բազմապատկենք այս թվերը 2-ով, եթե ուզում ենք գլյուկոզի մեկ մոլեկուլի ելքը ստանալ:
Ացետիլ CoA-ից ածխածնի երկու ատոմ է մտնում Կրեբսի ցիկլ յուրաքանչյուր պտույտի ժամանակ, և ածխածնի երկօքսիդի երկու մոլեկուլ արտազատվում է: Սակայն ածխաթթու գազի մոլեկուլները իրականում չեն պարունակում ացետիլ CoA-ի ածխածնի ատոմները, որոնք միանգամից մտել են ցիկլ: Դրա փոխարեն, ացետիլ CoA-ի ածխածինները ի սկզբանե ներառվում են ցիկլի միջանկյալ նյութերի մեջ և ավելի ուշ անջատվում են որպես ածխածնի երկօքսիդ: Բավարար պտույտներից հետո CoA-ի ացետիլ խմբի ածխածնի բոլոր ատոմները անջատված կլինեն ածխածնի երկօքսիդի տեսքով։

Որտե՞ղ է ամբողջ ԱԵՖ

Հավանաբար մտածում ես, որ Կրեբսի ցիկլի ԱԵՖ-ի ելքն ամենևին էլ տպավորիչ չէ: Մի՞թե այս ամբողջը տեղի է ունենում միայն ԱԵՖ կամ ԳԵՖ ստանալու համար:
Ճշմարիտ է, որ Կրեբսի ցիկլը ուղղակիորեն չի արտադրում շատ ԱԵՖ: Այն կարող է արտադրել շատ ԱԵՖ անուղղակիորեն՝ իր առաջացրած ՆԱԴH-ի և ՖԱԴH2-ի ճանապարհով: Այս էլեկտրոնային կրիչները կկապվեն բջջային շնչառության վերջին հատվածին՝ ներդնելով իրենց էլեկտրոնները էլեկտրոնափոխադրիչ շղթա՝ _- ԱԵՖ մոլեկուլների սինթեզ օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման միջոցով կատարելու համար: oxidative phosphorylation:

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: