Цикл Кребса: центральна роль метаболізмі клітини

Кожному відомо, що для нормальної роботи організм потребує регулярного надходження цілого ряду поживних речовин, які потрібні для здорового метаболізму і, відповідно, балансу процесів вироблення та витрачання енергії. Процес вироблення енергії, як відомо, протікає в мітохондріях, які завдяки цій особливості отримали назву енергетичних центрів клітин. А послідовність хімічних реакцій, що дозволяє отримати енергію для роботи кожної клітини тіла, називається циклом Кребса.

Цикл Кребса – чудеса, що відбуваються в мітохондріях

Енергія, одержувана за допомогою циклу Кребса (також ЦТК – цикл трикарбонових кислот), йде на потреби окремих клітин, які у свою чергу складають різні тканини і, відповідно, органи та системи нашого організму. Оскільки без енергії організм просто не може існувати, мітохондрії постійно працюють над тим, щоб безперебійно постачати до клітин необхідну їм енергію.

Аденозин трифосфат (АТФ) – саме ця сполука є універсальним джерелом енергії, необхідною для протікання всіх біохімічних процесів у нашому організмі.

ЦТК – це центральний метаболічний шлях, в результаті якого завершується окислення метаболітів:

• жирних кислот;
• амінокислот;
• моносахаридів.

У процесі аеробного розпаду ці біомолекули розщеплюються на менші молекули, які використовуються для отримання енергії або синтезу нових молекул.

Цикл трикарбонових кислот складається із 8 етапів, тобто. реакцій:

1. Утворення лимонної кислоти:

2. Утворення ізолімонної кислоти:

3. Дегідрування та пряме декарбоксилювання ізолімонної кислоти.

4. Окислювальне декарбоксилювання &--кетоглутарової кислоти

5. Субстратне фосфорилювання

6. Дегідрування бурштинової кислоти сукцинат-дегідрогеназою

7. Утворення яблучної кислоти ферментом фумаразою

8. Освіта оксалацетату

Таким чином, після завершення реакцій, які складають цикл Кребса:

• одна молекула ацетил-КоА (утворена внаслідок розпаду глюкози) окислюється до двох молекул вуглекислого газу;
• три молекули NAD відновлюються до NADH;
• одна молекула ФАД відновлюється до ФАДН₂;
• утворюється одна молекула ГТФ (еквівалент АТФ).

Молекули НАДН та ФАДН₂ діють як переносники електронів і використовуються для утворення АТФ на наступній стадії метаболізму глюкози – окисне фосфорилювання.

Функції циклу Кребса:

• катаболічна (окислення ацетильних залишків паливних молекул до кінцевих продуктів обміну);
• анаболічна (субстрати циклу Кребса – основа для синтезу молекул, у т.ч. амінокислот та глюкози);
• інтегративна (ЦТК – сполучна ланка між анаболічними та катаболічними реакціями);
• водорододонорна (постачання 3 НАДН.Н⁺ та 1 ФАДН₂ на дихальний ланцюг мітохондрій);
• енергетична.

Нестача елементів, необхідних для нормального перебігу циклу Кребса, може призвести до серйозних проблем в організмі, пов'язаних із нестачею енергії.

Завдяки метаболічній гнучкості організм здатний використовувати як джерело енергії не тільки глюкозу, але й жири, розщеплення яких також дає молекули, що утворюють піровиноградну кислоту (задіюється в циклі Кребса). Таким чином, ЦТК, що протікає належним чином, забезпечує отримання енергії та будівельних блоків для утворення нових молекул.