מחזור קרבס: פונקציה, שלבים וחשיבות

מחזור קרבס או מחזור חומצת לימון הוא אחד הצעדים המטבוליים של נשימת תאים אירוביים המתרחשים במטריקס המיטוכונדריה של תאי בעלי חיים.

זכור שנשימת תאים מורכבת משלושה שלבים:

• גליקוליזה - תהליך של פירוק גלוקוז לחלקים קטנים יותר, עם היווצרות פירובט או חומצה פירובית, שמקורם באצטיל-CoA.
• מחזור קרבס - Acetyl-CoA מחומצן ל- CO₂.
• שרשרת נשימה - ייצור מרבית האנרגיה, עם העברת אלקטרונים מימנים, שהוסרו מהחומרים שהשתתפו בשלבים הקודמים.

תפקידים וחשיבות

למחזור קרבס המורכב מספר פונקציות התורמות לחילוף החומרים בתאים.

תפקידו של מחזור קרבס הוא לקדם את ההשפלה של מוצרי הקצה מחילוף החומרים של פחמימות, שומנים וחומצות אמינו שונות. חומרים אלה מומרים לאצטיל-CoA, עם שחרורו של CO₂ ו- H₂סינתזת O ו- ATP.

לפיכך, היא מבצעת את ייצור אנרגיה לתא.

בנוסף, ביניים המשמשים כמבשרים במחזור קרבס מיוצרים בין השלבים השונים של מחזור קרבס. ביוסינתזה של חומצות אמינו וביו מולקולות אחרות.

דרך מחזור קרבס מועברת אנרגיה ממולקולות אורגניות במזון למולקולות נושאות אנרגיה, כגון ATP, כדי להשתמש בהן בפעילות סלולרית.

תגובות מחזור קרבס

מחזור קרבס תואם לרצף של שמונה תגובות חמצוניות, כלומר כאלו הזקוקות לחמצן.

כל אחת מהתגובות נשענת על השתתפותם של אנזימים המצויים במיטוכונדריה. אנזימים אחראים לזרז (להאיץ) את התגובות.

שלבי מחזור קרבס

דקארבוקסילציה חמצונית של פירובט

גלוקוז (ג₆ה₁₂או₆) מהשפלה של פחמימות יומרו לשתי מולקולות של חומצה פירובית או פירובט (C₃ה₄או₃). גלוקוז מושפל דרך גליקוליזה, והוא אחד המקורות העיקריים של Acetyl-CoA.

הדקרבוקסילציה החמצונית של פירובט יוזמת את מחזור קרבס. זה תואם להסרת CO₂ מ פירובט, יצירת קבוצת אצטיל הנקשרת לקואנזים A (CoA) ויוצרת Acetyl-CoA.

Decarboxylation חמצני של פירובט ליצירת Acetyl-CoA

שים לב שתגובה זו מייצרת NADH, מולקולה נושאת אנרגיה.

תגובות מחזור קרבס

עם היווצרות האצטיל-CoA, מתחיל מחזור קרבס, במטריצה ​​של מיטוכונדריה. הוא ישלב שרשרת חמצון תאית, כלומר רצף של תגובות על מנת לחמצן את הפחמנים, ולהפוך אותם ל- CO₂.

שלבי מחזור קרבס

בהתבסס על הדימוי של מחזור קרבס, עקוב אחר שלב אחר שלב של כל תגובה:

צעדים (1 - 2) → האנזים סינתטאז ציטראט מזרז את תגובת העברת הקבוצה אצטיל, מאצטיל-CoA, עבור חומצה אוקסאלואצטית אוֹ oxaloacetate יוצרים את חוּמצַת לִימוֹן אוֹ ציטראט ושחרור קואנזים א '. שם המחזור קשור להיווצרות חומצת לימון ולתגובות השונות המתרחשות.

שלבים (3 - 5) → תגובות חמצון ודקרבוקסילציה מתרחשות ומולידות חומצה קטוגלוטרית או קטוגלוטרט. CO משוחרר₂ ויוצרים NADH⁺ + H⁺.

צעדים (6 - 7) → לאחר מכן, החומצה הקטוגלוטרית עוברת תגובה דקארבוקסילציה חמצונית, מזרזת קומפלקס אנזימטי הכולל CoA ו- NAD⁺. מקורם של תגובות אלה חומצה חומצתית, NADH⁺ ומולקולה של GTP, אשר לאחר מכן מעבירים את האנרגיה שלהם למולקולת ADP, ובכך מייצרים ATP.

שלב (8) → חומצה Succinic או succinate מחומצן ל חומצה fumaric או fumarate, שהקואנזים שלו הוא FAD. אז זה יתהווה FADH₂, עוד מולקולה נושאת אנרגיה.

שלבים (9 -10) → חומצה פומרית מיובשת ויוצרת את חומצה מאלית או מלאט. לבסוף, חומצה מאלית תעבור חמצון ויוצרת חומצה אוקסאלואטית, ותפעיל מחדש את המחזור.

קרא גם:

• נשימה תאית
• חילוף חומרים
• מטבוליזם תאים
• מטבוליזם אנרגיה

למידע נוסף, צפו גם בסרטון למטה:

מחזור קרבס - מחזור חומצות לימון | כימיה | מדע | האקדמיה לחאן