Wie andere Lebewesen müssen Zellen den Stoffwechsel durchführen, um Energie zu produzieren, von denen eine durch Atmung erfolgt. Die Zellatmung kann aerob sein, was bedeutet, dass das Substrat in Gegenwart von Sauerstoff vollständig abgebaut wird. Die aerobe Atmung findet in den Mitochondrien der Zellen statt und produziert mehr Energie. Eine der Stufen der aeroben Atmung ist der Krebs-Zyklus. Der Krebs-Zyklus wurde von einem deutschen Arzt und Biochemiker, Hans Adolf Krebs, entdeckt.
Der Krebszyklus ist eine Reihe chemischer Reaktionen, die in lebenden Zellen auftreten, um aus Acetyl-Co-A Energie zu erzeugen. Dies ist eine Veränderung der Brenztraubensäure infolge der Glykolyse. Die Stadien der aeroben Atmung beginnen mit Glykolyse, oxidativer Decarboxylierung, dem Krebs-Zyklus und dem Elektronentransfer.
In diesem Artikel werden wir den Prozess diskutieren, der im Krebs-Zyklus stattfindet.
Der größte Teil der Energie, die von Lebewesen benötigt wird, stammt aus dem Katabolismus oder dem Abbau von Glukose, der in Zellen auftritt. Zunächst wird Glucose einem Glykolyseprozess unterzogen, der sie in Brenztraubensäure umwandelt. Wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, wird Brenztraubensäure durch anaerobe Atmung zu Milchsäure oder Alkohol verarbeitet. Wenn jedoch Sauerstoff vorhanden ist, wird Brenztraubensäure durch aerobe Atmung zu Energie, Wasser und Kohlendioxid verarbeitet.
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Im Krebs-Zyklus gibt es zwei wichtige Stufen, nämlich oxidative Decarboxylierung und Krebs Zyklus. Die oxidative Decarboxylierung bezieht sich auf den Schritt bei der Umwandlung von Brenztraubensäure zu Acetyl-Co-A. Darüber hinaus wird Acetyl-Co-A in die mitochondriale Matrix gebracht, um den Krebs-Zyklus zu durchlaufen.
Oxidative Decarboxylierung
In der oxidativen Decarboxylierungsstufe wird Brenztraubensäure aus der Glykolyse in Acetyl-Co-A umgewandelt. Diese Stufe wird durch mehrere Reaktionen durchgeführt, die durch einen Enzymkomplex namens Pyruvatdehydrogenase katalysiert werden. Dieses Enzym kommt in den Mitochondrien eukaryotischer Zellen und im Zytoplasma prokaryotischer Zellen vor.
Die oxidative Decarboxylierung beginnt mit der Freisetzung der Carbonsäuregruppe (-COO) aus Brenztraubensäure zu CO2. Dann liegen die verbleibenden zwei Brenztraubensäureatome in der Form CH vor3COO– überträgt die überschüssigen Elektronen unter Bildung von NAD + -Molekülen unter Bildung von NADH. Die beiden Kohlenstoffatome werden zu Acetat. Schließlich wird Coenzym-A oder Co-A an Acetat gebunden, um Acetyl-Coenzym-A oder Acetyl-Co-A zu bilden.
Krebs Zyklus
Das Acetyl-Co-A-Molekül tritt dann in den Krebs-Zyklus ein, um ATP, NADH, FADH zu produzieren2und CO2. Die Stufen dieses Prozesses bilden einen Kreis, so dass er als Zyklus bezeichnet wird.
Dieser Zyklus beginnt mit der Bindung von Acetyl-Co-A an Oxalacetat unter Bildung von Citrat. Diese Reaktion wird durch das Enzym Citrat-Synthase katalysiert. Dann wird das Citrat durch das Enzym Aconitase in Isocytrat umgewandelt. Das Isocitrat wird durch das Enzym Isositratdehydrogenase zu Alpha-Ketoglutarat verarbeitet. Diese Reaktion setzt CO frei2 und produzieren NADH.
Weiterhin wird Alpha-Ketoglutarat oder a-Ketoglutarat durch das Enzym Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase in Succinyl-Co-A umgewandelt. Diese Reaktion setzt auch CO frei2 und produzieren NADH. Das Succinyl-Co-A wird dann durch das Enzym Succinyl-Co-A-Synthetase zu Succinat verarbeitet. Dieser Prozess erzeugt GTP, das dann in ATP umgewandelt werden kann.
Danach wird das Succinat aus dem vorherigen Verfahren durch das Enzym Succinatdehydrogenase in Fumarat umgewandelt und produziert FADH.2. Das Fumarat wird durch das Enzym Fumarase in Malat umgewandelt. Das Malat wird dann durch das Enzym Malatdehydrogenase zu Oxalacetat verarbeitet. Dieser Prozess erzeugt NADH.
Ein im Krebs-Zyklus verarbeitetes Acetyl-Co-A-Molekül kann 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH produzieren2und 2 CO2. Da ein Glucosemolekül in zwei Acetyl-Co-A zerlegt werden kann, kann ein Glucosemolekül 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH produzieren2und 4 CO2 durch den krebs zyklus. NADH- und FADH-Moleküle2 es tritt dann in den Elektronentransferprozess ein, um ATP zu produzieren.
