Glykolyse gjennom fermentative reaksjoner produserer ATP anaerobt. Utviklingen av respirasjon (aerob bruk av oksygen for å effektivt brenne næringsdrivstoff) måtte vente til fotosyntese skapte oksygenatmosfæren vi lever i nå. Les mer om kilden til vår oksygenatmosfære I Dismukes GC et al. .
Krebs-syklusen er den første respirasjonsveien med oksygen. Utviklingen av denne respirasjonen og den kjemiske broen fra glykolyse Til Krebs-syklusen, oppstod uten tvil noen få reaksjoner om gangen, kanskje først som et middel til å beskytte anaerobe celler fra de giftige effektene av oksygen. Senere, naturlig utvalg fleshed ut aerobic Krebs syklus, elektron transport og oksidativ fosforylering veier vi ser i dag.
uansett dens opprinnelige nytte, var disse reaksjonene en adaptiv respons på økningen i oksygen i jordens atmosfære. Som en vei for å få energi ut av næringsstoffer, er respirasjon mye mer effektiv enn glykolyse. Dyr stole på det, men selv planter og fotosyntetiske alger bruker luftveiene når sollys ikke er tilgjengelig! Her fokuserer vi på oksidative reaksjoner i mitokondrier, som begynner med pyruvatoksidasjon og fortsetter til Redoksreaksjonene I Krebs syklusen.
etter å ha kommet inn i mitokondriene katalyserer pyruvatdehydrogenase pyruvatoksidasjon Til Acetyl-S-Koenzym A (Ac-S-CoA). Deretter oksiderer Krebs-syklusen Helt Ac-S-CoA. Disse mitokondrielle redoksreaksjonene genererer CO2 og mange reduserte elektronbærere (NADH, FADH2). Den frie energien som frigjøres i disse redoksreaksjonene er koblet til syntesen av bare EN ATP per pyruvat oksidert (dvs. to per glukosen vi startet med!). DET ER nadh-og FADH2-molekylene som har fanget mesteparten av den frie energien i de opprinnelige glukosemolekylene. Disse inntreden av pyruvat i mitokondrionen og dets oksidasjon er oppsummert nedenfor.
Pyruvatoksidasjon omdanner et 3c karbohydrat til acetat, ET 2c molekyl, som frigjør ET molekyl AV CO2. I denne svært eksergoniske reaksjonen danner CoA-SH en høy-energi tioesterbinding med acetatet I Ac-S-CoA. Oksidasjonen av pyruvsyre resulterer i reduksjon AV NAD+, produksjon Av Ac-S-CoA og et molekyl AV CO2, som vist nedenfor.
Krebs-syklusen fungerer under respirasjon for å oksidere Ac-S-CoA og for å redusere NAD+ og FAD til HENHOLDSVIS NADH og FADH2. Intermediater Av Krebs syklusen fungerer også i aminosyre metabolisme og interconversjoner. Alle aerobe organismer i live i dag deler Krebs syklusen vi ser hos mennesker. Dette er i samsvar med spredningen tidlig i utviklingen av vårt oksygenmiljø. På grunn Av Den sentrale rollen Som Krebs cycle intermediates i andre biokjemiske veier, kan deler av banen til og med ha pre-datert hele luftveiene. Krebs syklusen finner sted i mitokondrier av eukaryote celler.
Etter oksydasjonen av pyruvat går Ac-S-CoA inn I Krebs-syklusen, kondenserer med oksaloacetat i syklusen for å danne citrat. Det er fire redoksreaksjoner I Krebs syklusen. Når Vi diskuterer Krebs syklusen, se etter akkumulering av reduserte elektronbærere (FADH2, NADH) og en liten MENGDE ATP-syntese ved substratnivå fosforylering. Følg også karbonene i pyruvat til CO2. Krebs-Syklusen slik den forekommer hos dyr er oppsummert nedenfor.
for å hjelpe deg å forstå hendelsene i syklusen,
1. finn DE TO molekylene AV CO2 produsert i Krebs syklusen selv.
2. finn GTP (som raskt overfører fosfatet TIL ADP for Å lage ATP). Merk at I bakterier BLIR ATP laget direkte på dette trinnet.
3. telle alle de reduserte elektronbærerne (NADH, FADH2). Begge disse elektronbærerne bærer et par elektroner. Hvis du inkluderer elektronene på HVERT AV NADH-molekylene som er laget i glykolyse, hvor mange elektroner har blitt fjernet fra glukose under fullstendig oksidasjon?
husk at glykolyse produserer to pyruvater per glukose, og dermed to molekyler Ac-S-CoA. Krebs-syklusen blir således to ganger for hver glukose som kommer inn i glykolytisk vei. Høy-energi tioester bindinger dannet I Krebs syklus drivstoff ATP syntese samt kondensering av oksaloacetat og acetat for å danne citrat i den første reaksjonen. HVER NADH bærer ca 50 Kcal av 687 Kcal av fri energi opprinnelig tilgjengelig i en mol glukose; hver FADH2 bærer ca 45 Kcal av denne frie energien. Denne energien vil drivstoff ATP produksjon under elektron transport og oksidativ fosforylering.
159 Høydepunkter I Krebs-Syklusen
Endelig er historien om oppdagelsen Av Krebs-syklusen like interessant som selve syklusen! Albert Szent-Gyö vant En Nobelpris i 1937 for å oppdage noen organiske syreoksidasjonsreaksjoner som først ble antatt å være en del av en lineær vei. Hans Krebs gjorde de elegante forsøkene som viste at reaksjonene var en del av en syklisk vei. Han foreslo (riktig!) at syklusen ville være en superkatalysator som ville katalysere oksidasjonen av enda en organisk syre. Noen av forsøkene er beskrevet Av Krebs og hans kolleger i deres klassiske papir: Krebs HA, et al. . Hans Krebs Og Fritz Lipmann fikk Nobelprisen i Fysiologi eller Medisin i 1953. Krebs ble anerkjent for sin forklaring AV tca-syklusen, som nå ofte bærer hans navn. Lipmann ble anerkjent for å foreslå ATP som mediator mellom mat (næringsstoff) energi og intracellulær arbeidsenergi, og for å oppdage reaksjonene som oksiderer pyruvat og syntetiserer Ac-S-CoA, bro Over Krebs Syklusen og oksidativ fosforylering (som skal betraktes i neste kapittel).
160 Oppdagelse av Krebs-Syklusen
