ускоренный цикл кребса что это такое простым языком

Цикл Кребса простым языком

Что такое цикл Кребса

Функции цикла Кребса:

Атомы водорода, высвобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях, доставляются в цепь переноса электронов при участии НАД- и ФАД- зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходит образование 12 высокоэнергетических фосфатных связей: синтез 12 молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфорной кислоты (АДФ).

Как работает цикл Кребса?

В организме аминокислоты, жирные кислоты и пируват образуют ацетил-КоА.

Когда ацетил-КоА попадает в митохондриальный матрикс, он связывается с молекулой оксалацетата и превращается в лимонную кислоту (цитрат). Цитрат, в свою очередь, под действием фермента аконитазы превращается в цис-аконитат, оставляя молекулу воды.

В свою очередь цис-аконитат превращается в изоцитрат под действием фермента изоцитратдегидрогеназы. Изоцитрат превращается в альфа-кетоглутарат под действием изоцитратдегидрогеназы.

Альфа-кетоглутарат превращается в сукцинил-КоА альфа-кетоглутаратдегидрогеназой и добавлением ацетил-КоА. Он подвергается сукцинату под действием сукцинат-тиокиназы. Сукцинатдегидрогеназа превращает его в фумарат. Фумарат превращается в L-малат через фумаразу. L-малат под действием фермента малатдегидрогеназы восстанавливает оксалацетат, который может снова вступать в реакцию с молекулой ацетил-КоА и повторять цикл.

Стадии цикла Кребса

Окисление ацетильного остатка происходит в несколько стадий, образующих циклический процесс из 8 основных этапов:

Основные этапы цикла Кребса

I этап

Конденсация ацетил-КоА и оксалоацетата с образованием цитрата.

Происходит реакция отщепление карбоксильной группы аминокислот, в процессе которой образуется ацетил-КоА

При соединении с молекулой щавелевой кислоты получается цитрат

*фигурирует в буферных обменах.

На данном этапе кофермент А полностью высвобождается, и получаем молекулу воды.

Данная реакция необратима.

II этап

Превращение цитрата в изоцитрат.

III этап

Превращение изоцитрата в а-кетоглутарат.

*Альфа-кетоглутарат участвует в регуляции всасывания аминокислот, нормализует метаболизм и положительно влияет на антистрессорные процессы.

Также образуется NADH ( аллостерический фермент)

IV этап

Окисление α-кетоглутарата до сукцинил-КоА

V этап

Превращение сукцинил-КоА в сукцинат.

Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтетазой. В ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ и неорганического фосфата превращается в янтарную кислоту ( сукцинат ). Так же происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет тиоэфирной связи сукцинил-КоА.

VI этап

Дегидрогенирование сукцината. Образование фумарата.

VII этап

Образование малата из фумарата.

Под влиянием фермента фумаратгидратазы ( фумаразы ). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется,

VIII этап

Превращение малата в оксалоацетат.

Под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат.

Происходит полное «сгорание» одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА. А коферменты (НАД + и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться.

Реакции цикла Кребса по стадиям

Для облегчения запоминания ферментативных реакций цикла:

ЩУКа съела ацетат, получается цитрат
через цис-аконитат будет он изоцитрат
водороды отдав НАД, он теряет СО2
этому безмерно рад альфа-кетоглутарат
окисление грядёт: НАД похитит водород
В1 и липоат с коэнзимом А спешат,
отбирают СО2, а энергия едва
в сукциниле появилась сразу ГТФ родилась
и остался сукцинат. вот добрался он до ФАДа,
водороды тому надо водороды потеряв,
стал он просто фумарат. фумарат воды напился,
и в малат он превратился тут к малату НАД пришёл,
водороды приобрёл ЩУКа снова объявилась
и тихонько затаилась Караулить ацетат…

Источник

ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ (ЦИКЛ КРЕБСА)

Цикл трикарбоновых кислот впервые был открыт английским биохимиком Г. Кребсом. Он первым постулировал значение данного цикла для полного сгорания пирувата, главным источником которого является гликолитическое превращение углеводов. В дальнейшем было показано, что цикл трикарбо-новых кислот является тем центром, в котором сходятся практически все метаболические пути. Таким образом, цикл Кребса – общий конечный путь окисления ацетильных групп (в виде ацетил-КоА), в которые превращается в процессе катаболизма большая часть органических молекул, играющих роль «клеточного топлива»: углеводов, жирных кислот и аминокислот.

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата в митохондриях ацетил-КоА вступает в цикл Кребса. Данный цикл происходит в матриксе митохондрий и состоит из восьми последовательных реакций (рис. 10.9). Начинается цикл с присоединения ацетил-КоА к оксалоацетату и образования лимонной кислоты (цитрата). Затем лимонная кислота (шестиуглеродное соединение) путем ряда дегидрирований (отнятие водорода) и двух декарбоксилирований (отщепление СО₂) теряет два углеродных атома и снова в цикле Кребса превращается в оксалоацетат (четырехуглеродное соединение), т.е. в результате полного оборота цикла одна молекула ацетил-КоА сгорает до СО₂ и Н₂О, а молекула окса-лоацетата регенерируется. Рассмотрим все восемь последовательных реакций (этапов) цикла Кребса.

Первая реакция катализируется ферментом цит-рат-синтазой, при этом ацетильная группа ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом, в результате чего образуется лимонная кислота:

По-видимому, в данной реакции в качестве промежуточного продукта образуется связанный с ферментом цитрил-КоА. Затем последний самопроизвольно и необратимо гидролизуется с образованием цитрата и HS-KoA.

В результате второй реакции образовавшаяся лимонная кислота подвергается дегидратированию с образованием цис-аконитовой кислоты, которая, присоединяя молекулу воды, переходит в изолимонную кислоту (изоцитрат). Катализирует эти обратимые реакции гидратации–дегидратации фермент аконитатгидратаза (аконитаза). В результате происходит взаимоперемещение Н и ОН в молекуле цитрата:

Третья реакция, по-видимому, лимитирует скорость цикла Кребса. Изолимонная кислота дегидрируется в присутствии НАД-зависимой изо-цитратдегидрогеназы.

Пятая реакция катализируется ферментом сукцинил-КоА-синтета-зой. В ходе этой реакции сукцинил-КоА при участии ГТФ и неорганического фосфата превращается в янтарную кислоту (сукцинат). Одновременно происходит образование высокоэргической фосфатной связи ГТФ за счет высокоэргической тиоэфирной связи сукцинил-КоА:

В результате шестой реакции сукцинат дегидрируется в фумаровую кислоту. Окисление сукцината катализируется сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которой с белком прочно (ковалентно) связан кофермент ФАД. В свою очередь сукцинатдегидрогеназа прочно связана с внутренней ми-тохондриальной мембраной:

Седьмая реакция осуществляется под влиянием фермента фума-ратгидратазы (фумаразы). Образовавшаяся при этом фумаровая кислота гидратируется, продуктом реакции является яблочная кислота (малат). Следует отметить, что фумаратгидратаза обладает стереоспецифичностью (см. главу 4) – в ходе реакции образуется L-яблочная кислота:

Наконец, в ходе восьмой реакции цикла трикарбоновых кислот под влиянием митохондриальной НАД-зависимой малатдегидрогеназы происходит окисление L-малата в оксалоацетат:

Как видно, за один оборот цикла, состоящего из восьми ферментативных реакций, происходит полное окисление («сгорание») одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты (НАД + и ФАД), перешедшие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться. Это окисление осуществляется в системе переносчиков электронов в дыхательной цепи (в цепи дыхательных ферментов), локализованной в мембране митохондрий. Образовавшийся ФАДН₂ прочно связан с СДГ, поэтому он передает атомы водорода через KoQ. Освобождающаяся в результате окисления ацетил-КоА энергия в значительной мере сосредоточивается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Из 4 пар атомов водорода 3 пары переносят НАДН на систему транспорта электронов; при этом в расчете на каждую пару в системе биологического окисления образуется 3 молекулы АТФ (в процессе сопряженного окислительного фосфорилирования), а всего, следовательно, 9 молекул АТФ (см. главу 9). Одна пара атомов от сукцинатдегидрогеназы-ФАДН₂ попадает в систему транспорта электронов через KoQ, в результате образуется только 2 молекулы АТФ. В ходе цикла Кребса синтезируется также одна молекула ГТФ (субстратное фосфорилирование), что равносильно одной молекуле АТФ. Итак, при окислении одной молекулы ацетил-КоА в цикле Кребса и системе окислительного фосфорилирования может образоваться 12 молекул АТФ.

Если подсчитать полный энергетический эффект гликолитического расщепления глюкозы и последующего окисления двух образовавшихся молекул пирувата до СО₂ и Н₂О, то он окажется значительно большим.

Как отмечалось, одна молекула НАДН (3 молекулы АТФ) образуется при окислительном декарбоксилировании пирувата в ацетил-КоА. При расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пирувата, а при окислении их до 2 молекул ацетил-КоА и последующих 2 оборотов цикла трикарбоновых кислот синтезируется 30 молекул АТФ (следовательно, окисление молекулы пирувата до СО₂ и Н₂О дает 15 молекул АТФ). К этому количеству надо добавить 2 молекулы АТФ, образующиеся при аэробном гликолизе, и 6 молекул АТФ, синтезирующихся за счет окисления 2 молекул внемитохондриального НАДН, которые образуются при окислении 2 молекул глицеральдегид-3-фосфата в дегидрогеназной реакции гликолиза. Следовательно, при расщеплении в тканях одной молекулы глюкозы по уравнению С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ —> 6СО₂ + 6Н₂О синтезируется 38 молекул АТФ. Несомненно, что в энергетическом отношении полное расщепление глюкозы является более эффективным процессом, чем анаэробный гликолиз.

Необходимо отметить, что образовавшиеся в процессе превращения глицеральдегид-3-фосфата 2 молекулы НАДН в дальнейшем при окислении могут давать не 6 молекул АТФ, а только 4. Дело в том, что сами молекулы внемитохондриального НАДН не способны проникать через мембрану внутрь митохондрий. Однако отдаваемые ими электроны могут включаться в митохондриальную цепь биологического окисления с помощью так называемого глицеролфосфатного челночного механизма (рис. 10.10). Ци-топлазматический НАДН сначала реагирует с цитоплазматическим ди-гидроксиацетонфосфатом, образуя глицерол-3-фосфат. Реакция катализи-

Рис. 10.10. Глицеролфосфатный челночный механизм. Объяснение в тексте.

руется НАД-зависимой цитоплазматической глицерол-3-фосфат-дегидроге-назой:

Образовавшийся глицерол-3-фосфат легко проникает через митохонд-риальную мембрану. Внутри митохондрии другая (митохондриальная) глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа (флавиновый фермент) снова окисляет глицерол-3-фосфат до диоксиацетонфосфата:

Глицерол-3-фосфат + ФАД Диоксиацетонфосфат + ФАДН₂.

Рис. 10.11. Малат-аспартатная челночная система для переноса восстанавливающих эквивалентов от цитозольного НАДН в митохондриальный матрикс. Объяснение в тексте.

В дальнейшем было показано, что с помощью данного челночного механизма лишь в скелетных мышцах и мозге осуществляется перенос восстановленных эквивалентов от цитозольного НАДН + Н + в митохондрии.

В клетках печени, почек и сердца действует более сложная малат-ас-партатная челночная система. Действие такого челночного механизма становится возможным благодаря присутствию малатдегидрогеназы и ас-партатаминотрансферазы как в цитозоле, так и в митохондриях.

Транспортирование в цитозоле регенерирует оксалоацетат, что вызывает к действию следующий цикл. В целом процесс включает легкообратимые реакции, происходит без потребления энергии, «движущей силой» его является постоянное восстановление НАД + в цитозоле гли-церальдегид-3-фосфатом, образующимся при катаболизме глюкозы.

Итак, если функционирует малат-аспартатный механизм, то в результате полного окисления одной молекулы глюкозы может образоваться не 36, а 38 молекул АТФ (табл. 10.1).

В табл. 10.1 приведены реакции, в которых происходит образование высокоэргических фосфатных связей в ходе катаболизма глюкозы, с указанием эффективности процесса в аэробных и анаэробных условиях.

Источник

Кто такой Кребс и что такое цикл трикарбоновых кислот?

Цикл Кребса универсален, и представляет собой общий путь одновременного расщепления углеводов, липидов и белков, что значительно облегчает энергообеспечение организма.

Сначала пировиноградная кислота (пируват) превращается в уксусную кислоту, соединение с двумя атомами углерода. Уксусная кислота не получается в свободной форме, но связана с коферментом А, формируя соединение ацетилкофермент А.

Ацетилкофермент А связывается с соединением из 4 атомов углерода (щавелево-уксусная кислота), объединяется с частью воды и образует соединение из 6 атомов углерода, которое называется лимонной кислотой.

Через серию реакций она снова превращается в щавелево-уксусную кислоту. В этой реакции выделяются углекислый газ и водород. Высвобожденный водород поглощается молекулой-носителем, который регулирует окислительно-восстановительные реакции в нашем организме и переносит электроны на себе (обычно NAD и превращается в NAD H2), и щавелево-уксусная кислота включается в новый цикл.

В присутствии кислорода пировиноградная кислота разлагается на углекислый газ и воду. Это разложение осуществляется циклом Кребса.

Где начинается цикл Кребса

Конечная судьба пировиноградной кислоты определяется наличием или отсутствием кислорода в среде. В условиях, когда у клетки есть доступ к кислороду, то пировиноградная кислота разлагается на воду и углекислый газ.

При отсутствии кислорода в среде ее можно превратить в различные соединения. Таким образом, в мышечных клетках и у некоторых микроорганизмов пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту, у других микроорганизмов она превращается в спирт. Анаэробные процессы распада глюкозы у микроорганизмов называются ферментациями, например преобразование пировиноградной кислоты в молочную кислоту.

Цикл Кребса и энергетический баланс

Энергетический баланс: окисление 1 молекулы ацетата приводит к генерации максимум 12 молекул АТФ, поскольку 3 молекулы АТФ, соответственно, 1 FADH2-2ATP, генерируются из 1 молекулы NADH2, а 1GTP эквивалентен 1ATP.

Значение цикла Кребса

Расщепление углеводов

Поскольку цикл проходит в митохондриях клеток и является строго аэробным, он также известен как «клеточное дыхание». Его главное преимущество, помимо того, что оно является общим для всех элементов включения сахара в цикл, заключается в следующем: гликолиз запускается глюкозой (шесть атомов углерода), которая превращается в пируват (три атома углерода).

Пируват движется в митохондрии. Он превращается в ацетил-КоА и входит в цикл лимонной кислоты.

Расщепление белка

При своем ествественном разрушении белки расщепляются цепями аминокислот из составляющих их аминокислот. Углеродный субстрат этих аминокислот может стать источником энергии, превращаясь в ацетил-КоА и вступая в цикл лимонной кислоты.

Расщепление жира

Как правило, при распаде жиров триглицериды разлагаются под действием воды, что позволяет метаболическим процессам расщеплять их на жирные кислоты (ЖК), глицерин. В печени глицерин может превращаться в глюкозу путем глюконеогенеза (повторного синтеза глюкозы в нашем организме).

Во многих тканях, особенно в ткани сердца, жирные кислоты расщепляются с помощью процесса, известного как бета-окисление, что приводит к образованию ацетил-КоА, который можно использовать в цикле лимонной кислоты.

Бета-окисление ЖК с нечетным числом метиленовых групп дает пропионил-КоА, который затем превращается в сукцинил-КоА и подается в цикл лимонной кислоты.

Цикл лимонной кислоты называется амфиболическим, поскольку он одновременно участвует в анаболизме и катаболизме

Значение цикла Кребса

Промежуточные циклы не являются замкнутыми системами; они постоянно используются в других реакциях и наполнены другими реакциями. Показано, что их участие в других реакциях практически не снижает скорость цикла. Кроме того, вход в цикл также включает ряд вторичных путей расщепления питательных веществ.

Как было уже отмечено, цикл Кребса проходит в митохондриальной матрице, он только аэробный и происходит только в присутствии кислорода. Поэтому он существует только в аэробных клетках. Клетки, такие как эритроциты, не имеют митохондрий, и поэтому цикл Кребса там отсутствует.

Интересно, что некоторые ядовитые растения из Африки, Австралии и Бразилии содержат фторацетат калия, который нарушает цикл Кребса и приводит к смерти.

Источник

★★★FITNESS LIVE★★★Спортивное питание

Корзина

Зарегистрируйтесь

Поиск

Fitness Live

Качественное спортивное питание доступное каждому! спортивное питание

Impakt.VPX

Купить спортивное питание.Протеин (белок, полипептиды) — органические вещества, состоящие из связанных в цепочку аминокислот, именно протеины составляют основу мышечной ткани. Мышечный рост предполагает положительный азотистый баланс. Кроме того под протеином …спортивное питание

Power Shock

Redline.VPX

Xtreme Thermogenic

MuscleMeds

Купить спортивное питание.Спортивное питание — это препараты и пищевые концентраты, разработанные для людей, энергично занимающихся спортом, и предназначенные для улучшения спортивных показателей: повышения силы и выносливости, увеличения мышечной массы и …спортивное питание

Syntha6

Купить спортивное питание.Протеин (белок, полипептиды) — органические вещества, состоящие из связанных в цепочку аминокислот, именно протеины составляют основу мышечной ткани. Мышечный рост предполагает положительный азотистый баланс. Кроме того под протеином …спортивное питание

Optimum Nutrition

Купить спортивное питание.Спортивное питание — это препараты и пищевые концентраты, разработанные для людей, энергично занимающихся спортом, и предназначенные для улучшения спортивных показателей: повышения силы и выносливости, увеличения мышечной массы и …спортивное питание

Anarchy VPX

Купить спортивное питание.Креатин или метил-гуанидо-уксусная кислота — азотсодержащая карбоновая кислота, которая участвует в энергетическом синтезе в мышечных и нервных клетках. В мире бодибилдинга, креатин широко применяется как спортивная добавка, для …спортивное питание

No Explode2

Nutrex Hemo Rage

Купить спортивное питание.Креатин или метил-гуанидо-уксусная кислота — азотсодержащая карбоновая кислота, которая участвует в энергетическом синтезе в мышечных и нервных клетках. В мире бодибилдинга, креатин широко применяется как спортивная добавка, для …спортивное питание

ALLMAX Nutrition

Купить спортивное питание.Спортивное питание — это препараты и пищевые концентраты, разработанные для людей, энергично занимающихся спортом, и предназначенные для улучшения спортивных показателей: повышения силы и выносливости, увеличения мышечной массы и …спортивное питание

All Max Nutrition Razor 8

Купить спортивное питание.Предтренировочные комплексы это разновидность спортивного питания применяемого в бодибилдинге, заключающее в своем составе ряд компонентов, которые делают тренировку более производительной, а также способствуют скорому восстановлению и мышечному росту. спортивное питание

Cellucor C4 Extreme

Купить спортивное питание.Креатин или метил-гуанидо-уксусная кислота — азотсодержащая карбоновая кислота, которая участвует в энергетическом синтезе в мышечных и нервных клетках. В мире бодибилдинга, креатин широко применяется как спортивная добавка, для …спортивное питание

Athletic Xtreme

Купить спортивное питание.Спортивное питание — это препараты и пищевые концентраты, разработанные для людей, энергично занимающихся спортом, и предназначенные для улучшения спортивных показателей: повышения силы и выносливости, увеличения мышечной массы и …спортивное питание

Заказ спортивного питания

Приглашаем к сотрудничеству оптовых покупателей для реализации продукции Fitness Live на очень выгодных условиях, высочайшее качество при очень низких ценах!

Цикл Кребса

Цикл Кребса — это ключевой этап дыхания всех клеток, т.е совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды применяющих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме. Кроме значительной энергетической роли циклу отводится также и основная пластическая функция, то есть это значительный источник молекул-предшественников, из которых в ходе других биохимических превращений синтезируются такие важные для жизнедеятельности клетки соединения как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.
Цикл превращения лимонной кислоты в живых клетках был открыт и изучен немецким биохимиком Хансом Кребсом, за эту работу он (совместно с Ф. Липманом) был удостоен Нобелевской премии (1953 год).

При работе цикла Кребса окисляются различные продукты обмена, в частности токсичные недоокисленные продукты распада алкоголя, поэтому стимуляцию цикла Кребса можно рассматривать как меру биохимической детоксикации.

Цикл Кребса регулируется «по механизму отрицательной обратной связи», при наличии большого количества субстратов (ацетил-КоА, оксалоацетат), цикл активно работает, а при избытке продуктов реакции (NADH, ATP) тормозится. Регуляция осуществляется и при помощи гормонов, основным источником ацетил-КоА является глюкоза, поэтому гормоны, способствующие аэробному распаду глюкозы, способствуют работе цикла Кребса. Такими гормонами являются: инсулин и адреналин. Глюкагон стимулирует синтез глюкозы и ингибирует реакции цикла Кребса.

Функции
1. Интегративная функция — цикл является связующим звеном между реакциями анаболизма и катаболизма.
2. Катаболическая функция — превращение различных веществ в субстраты цикла:
o Жирные кислоты, пируват,Лей,Фен — Ацетил-КоА.
o Арг, Гис, Глу — α-кетоглутарат.
o Фен, тир — фумарат.
3. Анаболическая функция — использование субстратов цикла на синтез органических веществ:
o Оксалацетат — глюкоза, Асп, Асн.
o Сукцинил-КоА — синтез гема.
o CО2 — реакции карбоксилирования.
4. Водорододонорная функция — цикл Кребса поставляет на дыхательную цепь митохондрий протоны в виде трех НАДН.Н+ и одного ФАДН2.
5. Энергетическая функция — 3 НАДН.Н+ дает 7.5 моль АТФ, 1 ФАДН2 дает 1.5 моль АТФ на дыхательной цепи. Кроме того в цикле путем субстратного фосфорилирования синтезируется 1 ГТФ, а затем из него синтезируется АТФ посредствам трансфосфорилирования: ГТФ + АДФ = АТФ + ГДФ.

Вывод

Из всего выше сказанного следует что цикл Кребса является важным компонентом в производстве большого количества клеточной энергии. Использования цикла важно для обеспечения того, чтобы у вас было достаточное количество энергии в течение длительных тренировок. Потому что есть очень много шагов для повышения эффективности этого цикла, что выгодно спортсменов и бодибилдеров. Спортивные добавки могут способствовать аэробному производству энергии за счет увеличения скорости окислительного производства АТФ во время тренировки, и скорость восстановления после тренировки.

Цикл Кребса и бодибилдинг
Цикл Кребса является самой важной системой производства энергии в повседневной жизни. Он является основным производителем энергии в состоянии покоя и с низким уровнем умеренной интенсивности упражнений и большей продолжительностью упражнений. Повышения его эффективности в производстве большей энергии, может помочь вам, как культуристу получить больше, обеспечивая мышцам меньшую усталость и увеличение производительности. Сегодня производители спортивного питания предлагают большой выбор добавок на основе различных компонентов увеличивающих окислительные реакции в организме. Это различные виды креатинов, аргинина, и многое другое.

Купить спортивное питание Вы можете в интернет магазине спортивного питания Fitness Live

Источник