Як це працює
Цикл Кребса (цикл лимонної кислоти) — це замкнута петля з восьми ферментативних реакцій, що відбуваються в матриксі мітохондрій. Кожен оберт починається, коли ацетил-КоА конденсується з оксалоацетатом, утворюючи цитрат, і триває через ізоцитрат, α-кетоглутарат, сукциніл-КоА, сукцинат, фумарат і малат, перш ніж регенерувати оксалоацетат для нового старту. По дорозі вуглеці ацетильної групи поступово окиснюються, вивільняючи дві молекули CO2 на етапах ізоцитрат→α-кетоглутарат та α-кетоглутарат→сукциніл-КоА, тоді як високоенергетичні електрони вловлюються переносниками NAD+ і FAD.
Цикл не може працювати швидше, ніж дозволяє постачання окиснених переносників: кожен оберт витрачає NAD+ і FAD, перетворюючи їх на NADH і FADH2. У реальних клітинах ланцюг перенесення електронів (ЛПЕ) повторно окиснює ці переносники, передаючи їхні електрони кисню, регенеруючи NAD+/FAD, щоб цикл міг тривати. Ця симуляція безпосередньо відображає цю залежність — коли кисень присутній, пул переносників регенерується щокадру; коли кисень вимикається, пул лише виснажується в міру використання, пакет потоку сповільнюється пропорційно частці пулу, що залишилася, а цикл видимо зупиняється, віддзеркалюючи те, як анаеробні умови припиняють окисний метаболізм, хоча гліколіз може тривати незалежно.
Використання пулу: pool -= carrierCost на кожному кроці, що виробляє NADH/FADH2
Регенерація пулу (O2 увімкнено): pool += regenRate · (poolMax - pool)
Регенерація пулу (O2 вимкнено): 0
За повний оберт: +3 NADH, +1 FADH2, +1 АТФ(ГТФ), +2 CO2
Часті запитання
Що таке цикл Кребса?
Цикл Кребса (цикл лимонної кислоти) — це серія з восьми ферментативних реакцій у матриксі мітохондрій, що окиснюють ацетил-КоА до вуглекислого газу, вловлюючи вивільнену енергію у вигляді NADH, FADH2 та однієї молекули АТФ (через ГТФ) за один оберт.
Скільки АТФ, NADH і FADH2 виробляє один оберт?
Кожен оберт циклу безпосередньо виробляє 3 NADH, 1 FADH2 та 1 АТФ (у вигляді ГТФ), а також 2 молекули CO2, що вивільняються на двох етапах декарбоксилювання.
Чому цикл потребує кисню, щоб продовжувати роботу?
Сам цикл Кребса не використовує кисень безпосередньо, але залежить від сталого постачання NAD+ і FAD. Ці переносники відновлюються лише тоді, коли ланцюг перенесення електронів передає електрони кисню, тож без кисню пул NAD+/FAD не поповнюється і цикл зупиняється.
Звідки беруться дві молекули CO2?
CO2 вивільняється на двох етапах декарбоксилювання: коли ізоцитрат перетворюється на альфа-кетоглутарат за допомогою ізоцитратдегідрогенази, і коли альфа-кетоглутарат перетворюється на сукциніл-КоА за допомогою комплексу альфа-кетоглутаратдегідрогенази.
Що відбувається з оксалоацетатом наприкінці циклу?
Оксалоацетат регенерується, коли малат окиснюється на завершальному етапі. Потім він конденсується з новою молекулою ацетил-КоА, утворюючи цитрат знову, що дозволяє циклу повторюватися нескінченно, доки доступні ацетил-КоА та окиснені переносники.
Чому цикл Кребса вважається центром метаболізму?
Проміжні сполуки циклу Кребса спільні з метаболізмом амінокислот, жирних кислот і нуклеотидів, тож цикл водночас видобуває енергію з ацетил-КоА та постачає молекули-попередники для біосинтезу, роблячи його центральним для загального клітинного метаболізму.