İçerik
- Glikoliz: Aşamayı Ayarlama
- Krebs Döngüsü: Kapsül Özeti
- Krebs Döngüsü Reaksiyonlarına Derin Dalış
- Öğrencilere Bir Anımsatıcı
1953 Nobel Ödülü sahibi ve fizyolog Hans Krebs adını taşıyan Krebs döngüsü, ökaryotik hücrelerin mitokondrilerinde gerçekleşen bir dizi metabolik reaksiyondur. Daha açık bir ifadeyle, bu, bakterilerin Krebs döngüsü için hücresel makinelere sahip olmadığı anlamına gelir, bu nedenle bitkiler, hayvanlar ve mantarlarla sınırlıdır.
Glikoz, adenosin trifosfat veya ATP formunda enerji elde etmek için canlılar tarafından metabolize edilen bir moleküldür. Glikoz vücutta sayısız biçimde saklanabilir; glikojen, kas ve karaciğer hücrelerinde depolanan uzun bir glikoz molekülleri zincirinden biraz daha azken, diyet karbonhidratları, proteinler ve yağlar da glikoza metabolize edilebilen bileşenlere sahiptir. Bir glikoz molekülü bir hücreye girdiğinde, sitoplazmada piruvat halinde parçalanır.
Daha sonra ne olacağı, piruvatın, ATP üretimine ve karbondioksit salınımına izin vermeden önce aerobik solunum yoluna (normal sonuç) veya laktat fermantasyon yoluna (yüksek yoğunluklu egzersiz veya oksijen yoksunluğu görünümlerinde kullanılır) girip girmemesine bağlıdır. CO2) ve su (H2O) yan ürünler olarak.
Krebs döngüsü - aynı zamanda sitrik asit döngüsü veya trikarboksilik asit (TCA) döngüsü olarak da adlandırılır - aerobik yoldaki ilk adımdır ve sürekli olarak oksalasetat denilen bir maddeyi sürekli bir şekilde sentezlemek için çalışır. bakın, bu gerçekten bir döngü değil "görev". Krebs döngüsü de başka faydalar sağlıyor. Dokuz ayrı molekülü içeren bazı sekiz reaksiyonu (ve buna bağlı olarak dokuz enzimi) içerdiğinden, döngünün önemli noktalarını zihninizde düz tutmak için araçlar geliştirmek faydalı olacaktır.
Glikoliz: Aşamayı Ayarlama
Glikoz, doğada genellikle halka şeklinde olan altı karbonlu (heksoz) bir şekerdir. Tüm monosakaritler (şeker monomerleri) gibi, 1-2-1 oranında C, formülüyle karbon, hidrojen ve oksijenden oluşur6'H12Ö6. Protein, karbonhidrat ve yağ asidi metabolizmasının son ürünlerinden biridir ve tek hücreli bakterilerden insana ve daha büyük hayvanlara kadar her organizmada yakıt görevi görür.
Glikoliz, "oksijensiz" tam anlamıyla anaerobiktir. Yani, tepkiler O olup olmadığını2 hücrelerde bulunur veya yoktur. Bunu "oksijen" den ayırt etmeye dikkat edin. olmamalı Mevcut, "gerçi, oksijen tarafından öldürülen ve zorunlu anaeroblar olarak bilinen bazı bakterilerde olduğu gibi.
Glikoliz reaksiyonlarında, altı karbonlu glikoz başlangıçta fosforile edilir - yani eklenmiş bir fosfat grubuna sahiptir. Oluşan molekül fosforlanmış bir fruktoz şeklidir (meyve şekeri). Bu molekül daha sonra ikinci kez fosforile edilir. Bu fosforilasyonların her biri, her ikisi de adenozin difosfata veya ADP'ye dönüştürülen bir ATP molekülü gerektirir. Altı karbonlu molekül daha sonra hızlı bir şekilde piruvat haline dönüştürülen iki üç karbonlu moleküle dönüştürülür. Yol boyunca, her iki molekülün işlenmesinde, iki NADH molekülüne dönüştürülen iki NAD + (nikotinamid adenin dinükleotit molekülü) yardımıyla 4 ATP üretilir. Böylece, glikolize giren her glikoz molekülü için, iki NAD + tüketilirken iki ATP ağı, iki piruvat ve iki NADH üretilir.
Krebs Döngüsü: Kapsül Özeti
Daha önce belirtildiği gibi, piruvatın kaderi, metabolik taleplere ve söz konusu organizmanın ortamına bağlıdır. Prokaryotlarda, bazı organizmalar geliştiyse de, glikoliz artı fermentasyon, tek hücrelerin enerji ihtiyacının neredeyse tümünü sağlar. elektron taşıma zincirleri Bu, ATP'yi glikoliz metabolitlerinden (ürünlerinden) serbest bırakmak için oksijenden faydalanmalarını sağlar. Tüm ökaryotlarda ve mayada olduğu gibi prokaryotlarda, oksijen mevcut değilse veya hücrelerin enerjisinin aerobik solunum yoluyla tam olarak karşılanamaması durumunda, piruvat, laktat dehidrojenaz veya LDH enziminin etkisi altında fermantasyon yoluyla laktik aside dönüştürülür .
Krebs döngüsü için hedeflenen piruvat, sitoplazmadan hücre organellerinin zarı (sitoplazmada fonksiyonel bileşenler) boyunca hareket eder. mitokondri. Bir kez mitokondriya için bir tür sitoplazma olan mitokondriyal matriste, piruvat dehidrogenaz enziminin etkisi altında asetil koenzim A veya farklı bir üç karbonlu bileşiğe dönüştürülür. asetil CoA. Birçok enzim, paylaştığı "-az" sonekinden dolayı kimyasal bir dizilimden toplanabilir.
Bu noktada, Krebs döngüsünü ayrıntılandıran bir diyagramdan yararlanmalısınız, çünkü bunu izlemenizin tek yolu bu; bir örnek için Kaynaklara bakınız.
Krebs döngüsünün bu şekilde adlandırılmasının nedeni, ana ürünlerinden biri olan oksaloasetat'ın aynı zamanda bir reaktif olmasıdır. Yani, piruvattan yaratılan iki karbonlu asetil CoA, "yukarı akış" döngüsüne girdiğinde, dört karbonlu bir molekül olan oksaloasetat ile reaksiyona girer ve altı karbonlu bir molekül olan sitrat oluşturur. Simetrik bir molekül olan sitrat, üç karboksil grupları(protonlanmış halde (-COOH) ve protonlanmamış şeklinde (-COO-) şeklindedir. Bu döngüye "trikarboksilik asit" adını veren karboksil gruplarının bu üçlüsüdür. Sentez, bir su molekülünün ilavesiyle tahrik edilir, bunu bir yoğuşma reaksiyonu yapar ve asetil CoA'nın koenzim A kısmının kaybı.
Sitrat daha sonra aynı atomlarla farklı bir düzende, yani izositit olarak adlandırılan bir moleküle yeniden düzenlenir. Bu molekül daha sonra bir CO verir.2 Beş karbonlu bileşik α-ketoglutarat olmak ve bir sonraki adımda aynı şey meydana gelir, α-ketoglutarat bir CO kaybederek2 süksinil CoA olmak için bir koenzim A'yı yeniden kazanırken. Bu dört karbonlu molekül, CoA kaybıyla süksinat haline gelir ve daha sonra dört karbonlu ayrışmış asitlerin bir alayı olarak yeniden düzenlenir: fumarat, malat ve son olarak oksaloasetat.
Krebs döngüsünün merkezi molekülleri, sırasıyla,
Bu, enzimlerin isimlerini ve birtakım kritik eş-reaktifleri, aralarında NAD + / NADH, benzer molekül çifti FAD / FADH'yi ihmal eder.2 (flavin adenin dinükleotidi) ve CO2.
Herhangi bir döngüde aynı noktada bulunan karbon miktarının aynı kaldığını unutmayın. Oxaloacetate asetil CoA ile birleştiğinde iki karbon atomu alır, ancak bu iki atom Krebs döngüsünün ilk yarısında CO olarak kaybolur.2 NAD + 'nın NADH'ye düşürüldüğü ardışık reaksiyonlarda. (Kimyada, bir şekilde basitleştirmek için, indirgeme tepkimeleri, oksidasyon tepkimelerini ortadan kaldırırken protonlar ekler.) Süreci bir bütün olarak incelemek ve sadece bu iki, dört, beş ve altı karbon tepkenleri ve ürünlerini incelemek; hücrelerin neden bir biyokimyasal Ferris tekerleğine benzer bir şeye girdiğini hemen anlayın, aynı popülasyondaki farklı sürücüler tekerleğin üzerine ve dışına yüklenir ancak günün sonunda tekerleğin çok fazla dönüşü dışında hiçbir şey değişmez.
Krebs döngüsünün amacı, bu reaksiyonlarda hidrojen iyonlarına ne olduğuna bakarken daha açıktır. Üç farklı noktada, bir NAD + bir proton toplar ve farklı bir noktada FAD iki proton toplar. Protonları düşünün - pozitif ve negatif yükler üzerindeki etkilerinden dolayı - elektron çiftleri olarak. Bu görüşe göre, döngünün amacı, yüksek enerjili elektron çiftlerinin küçük karbon moleküllerinden birikimidir.
Krebs Döngüsü Reaksiyonlarına Derin Dalış
Krebs döngüsünde aerobik solunumda bulunması beklenen iki kritik molekülün eksik olduğunu fark edebilirsiniz: Oksijen (O2) ve ATP, hücreler, dokular tarafından büyüme, onarım ve benzeri işleri yapmak için doğrudan kullanılan enerji şeklidir. Yine, bunun nedeni, Krebs döngüsünün, mitokondriyal zarda değil mitokondriyal zarda, yakınlarda meydana gelen elektron taşıma zinciri reaksiyonları için bir tablo belirleyici olmasıdır. Döngüde nükleotitler (NAD + ve FAD) tarafından toplanan elektronlar, taşıma zincirindeki oksijen atomları tarafından kabul edildiklerinde "akış aşağı" olarak kullanılır. Gerçekte olan Krebs döngüsü, görünüşte olağanüstü bir dairesel konveyör bandında değerli malzemeyi keser ve onları gerçek üretim ekibinin çalıştığı yakındaki bir işleme merkezine ihraç eder.
Ayrıca, Krebs döngüsündeki gereksiz görünüşte görülen reaksiyonların (sonuçta, neden belki üç veya dörtte ne yapılabileceğini gerçekleştirmek için sekiz adım atmalısınız), Krebs döngüsünde ara maddeler olsa da, ilişkisiz reaksiyonlarda reaktif olarak işlev görebilecek moleküller ürettiğine dikkat edin. .
Başvuru için, NAD, Adım 3, 4 ve 8'de ve bu CO'ların ilk ikisinde bir proton kabul eder.2 döken; 5. Adımda GDP'den bir guanozin trifosfat molekülü (GTP) üretilir; ve FAD, 6. Adımda iki proton kabul eder. CoA, 1. adımda, CoA, 4. adımda "bırakır" fakat "geri döner". Aslında, sadece 2. Adım, sitratın izositrat halinde yeniden düzenlenmesi, içindeki karbon moleküllerinin dışında "sessiz" dir. reaksiyon.
Öğrencilere Bir Anımsatıcı
Krebs döngüsünün biyokimya ve insan fizyolojisindeki önemi nedeniyle, öğrenciler, profesörler ve diğerleri Krebs döngüsündeki adımları ve reaktanları hatırlamaya yardımcı olmak için çok sayıda anımsatıcı veya isimleri hatırlama yolları bulmuşlardır. Eğer bir kişi sadece karbon reaktifleri, ara maddeleri ve ürünleri hatırlamak isterse, göründükleri gibi ilk ardışık bileşiklerin harflerinden çalışmak mümkündür (O, Ac, C, I, K, Sc, S, F, M; burada, "koenzim A" nın küçük bir "c" ile temsil edildiğine dikkat edin). Bu harflerden özlü kişiselleştirilmiş bir cümle oluşturabilirsiniz, moleküllerin ilk harfleri, ilk cümle sözcüklerinde hizmet vermektedir.
Bunu yapmanın daha karmaşık bir yolu, her adımda bulunan karbon atomlarının sayısını takip etmenize izin veren bir anımsatıcı kullanmaktır; bu, her zaman bir biyokimyasal açıdan neler olduğunu daha iyi içselleştirebilmenizi sağlar. Örneğin, altı harfli bir kelimenin altı karbonlu oksaloasetat'ı temsil etmesine izin verirseniz ve buna karşılık daha küçük kelimeler ve moleküller için, hem bir bellek cihazı hem de bilgi bakımından zengin olan bir şema oluşturabilirsiniz. "Kimya Eğitimi Dergisi" ne katkıda bulunanlardan biri, aşağıdaki fikri önerdi:
Burada, iki harfli bir kelime (veya grup) ve dört harfli bir kelime ile oluşturulmuş altı harfli bir kelime görürsünüz. Sonraki üç adımın her biri, harf kaybı (veya "karbon") olmadan tek bir harf değişimini içerir. Sonraki iki adımın her biri bir harf kaybını (ya da yine "karbon") içerir. Programın geri kalanı dört harfli kelime gereksinimini aynı şekilde koruyor; Krebs döngüsünün son adımları farklı, yakından ilişkili dört karbonlu moleküller içeriyor.
Bu özel cihazların yanı sıra, kendinizi bir mitokondriyi çevreleyen bir hücrenin tam bir hücresini veya bir kısmını çizmenin ve glikolizin reaksiyonlarını sitoplazma bölümünde ve mitokondriyalde Krebs döngüsünde istediğiniz kadar ayrıntılı olarak çizmeniz yararlı olabilir. matris kısmı. Bu taslakta, piruvatın mitokondrinin iç tarafına yerleştirilmiş olduğunu gösterecektiniz, ancak aynı zamanda sitoplazmada da meydana gelen fermantasyona yol açan bir ok çizebilirsiniz.