Citronsyrecyklus: Forståelse af cellulær respirationens nøglestadium

Citronsyrecyklussen er det første stadium i en to-trins proces kaldet cellulær respiration. Den er også kendt som tricarboksylsyrecyklussen (TCA) og mest almindeligt som Krebs-cyklussen. Cellulær respiration er processen, hvorved glukose omdannes til ATP (adenosintrifosfat) eller en brugbar form for kemisk energi.

Fakta

Cellulær respiration er en kompliceret biologisk og kemisk proces, der typisk er opdelt i to stadier. Processen starter med glukose og ilt og danner kuldioxid, vand og fri energi. Den fri energi fanges derefter og gemmes som ATP, ifølge teachersdomain.org.

Introduktion

Glukose er en simpel sukker-molekyle, der består af seks atomer ilt, seks atomer carbon og 12 atomer hydrogen. Levende organismer forbruger føde (komplekse kulhydrater), der kan nedbrydes til glukose af leveren. Leveren konverterer molekyler til glukose, ifølge teachersdomain.org. Celler kan derefter få glukose fra blodet (gennem kapillær vægge). Når glukose når ind i en celle, optages det af mitokondrier (organellerne, hvor citronsyrecyklussen foregår).

Historie

Citronsyrecyklussen er en række enzym-katalyserede kemiske reaktioner, der foregår i mitokondrierne. I 1937 blev dette første stadium i cellulær respiration første gang identificeret af Albert Szent-Györgyi og Hans Krebs, af det navn Krebs-cyklus (officielt refereret til som Szent-Györgyi-Krebs-cyklus). Szent-Györgyi blev tildelt Nobelprisen i 1937 for sine opdagelser af en biologisk forbrændingsproces, og Krebs blev tildelt Nobelprisen i 1953 for opdagelsen af citronsyrecyklussen.

Funktion

Citronsyrecyklussen tager visse forbindelser, der donerer protoner og elektroner til elektrontransportkæden, ifølge "Citric Acid (Krebs) Cycle" på ccbcmd.edu. Elektrontransportkæden genererer derefter ATP gennem processen oxidativ fosforylering. Desuden producerer Krebs-cyklussen også 2 ATP gennem processen substrat-fosforylering. Gennem leverancen af forstadier-metabolitter spiller citronsyrecyklussen også en vigtig rolle i carbonstrømmen gennem cellen. Generelt består den af otte distinkte trin (hvert af dem katalyseret af et unikt enzym).

Egenskaber

Citronsyrecyklussen begynder, når koenzym A overfører sin 2-carbon acetyl-gruppe til den 4-carbon forbindelse oxaloacetat. Dette trin resulterer i en 6-carbon molekyle citrat. I trin 2 omarrangeres citraten til at danne isocitrat (en isometrisk form af molekylen), ifølge ccbcmd.edu. I trin 3 oxideres isocitraten, og et kuldioxid-molekyle fjernes. Fjernelsen producerer et 5-carbon molekyle kaldet alfa-ketoglutarat. I trin 4 oxideres alfa-ketoglutarat, kuldioxid-molekylet fjernes, og koenzym A tilføjes for at danne succinyl-CoA (en 4-carbon forbindelse). I trin 5 af citronsyrecyklussen fjernes CoA fra succinyl-CoA for at producere succinat. Energi frigøres og bruges til at lave GTP (guanosintrifosfat) og derved til at lave ATP. I trin 6 oxideres succinat til at skabe fumarat, og i trin 7 tilføjes vand til fumarat for at danne malat. I trin 8 oxideres malat til at producere oxaloacetat (udgangsforbindelsen i citronsyrecyklussen).