Er Krebs Cycle aerob eller anaerob: Hvorfor, hvordan

Er Krebs cyklus aerob eller anaerob, et meget vanskeligt spørgsmål. Fordi Krebs-cyklussen i sig selv ikke kræver ilt, men i mangel af ilt vil processen blive stoppet. Så her skal vi finde ud af, at svaret er Krebs cyklus aerob eller anaerob.

Krebs-cyklusprocessen kræver ikke noget iltmolekyle i sig selv. Men efter at have afsluttet, når reduktionsmolekylet gennemgår elektrontransportkæden, O2 fungerer som den sidste elektronacceptor. I fravær af O2  hele processen sammen med Krebs cyklus ville blive blokeret. Det er derfor, selvom Krebs cyklus ikke kræver O2  i sig selv er det en aerob respirationsproces. 

Berømt tysk biolog, biokemiker Sir Hans Adolf Krebs , William Arthur Johnson først identificeret processen i 1937. Ifølge navnet på Sir HA Krebs, er processen opkaldt Krebs cyklus. Cyklusen er også kendt som citronsyrecyklus, fordi acetyl-CoA i begyndelsen af ​​denne proces reagerer med oxaloacetat og producerer citronsyre.

Citronsyren (6-carbon molekyle) har tre carboxylgrupper (-COOH) i sig. Dette er grunden til, at cyklussen også kaldes TCA-cyklus eller Tricarboxylsyre-cyklus. Krebs cyklus er 8 enzymmedierede reaktioner. Enzymerne involveret i Krebs cyklus er Citratsyntase, Aconitase, Isocitrat dehydrogenase, α-ketoglutarat, Succinyl-CoA syntetase, Succinat dehydrogenase, Fumarase, Malat dehydrogenase osv. 

Udover små mængder energi Krebs cyklus producerer reduktionsmidler, som senere deltager i den oxidative fosforyleringsproces. Efter at have gennemført en cyklus 3 molekyler NADH, 1 molekyle FADH2, 1 molekyle GTP (eller ATP), 2 molekyler CO2 produceres. 

Er Krebs cyklus aerob eller anaerob

Er Krebs cyklus aerob eller anaerob fra Wikimedia Commons

Opstår Krebs-cyklus i anaerob respiration?

Selvom Krebs cyklus ikke kræver ilt, er det udelukkende en aerob respirationsmetode. 

In anaerob respiration proces, det første trin er det samme som den aerobe respirationsproces, det vil sige glykolyse. I glykolyseprocessen bryder sukkermolekylet til pyruvat med 3 kulstofmolekyler (C3H4O3) og producerer noget energi (2 ATP). Derefter undergår reduktionsmidlet NADH i anaerob proces på grund af fravær af oxygen ikke oxidativ phosphorylering, og Krebs-cyklusprocessen ville også blive hæmmet. Af denne grund forekommer Krebs-cyklus ikke i anaerob tilstand.

I stedet for Krebs-cyklus efter glykolyseprocessen i anaerob tilstand gennemgår molekylerne mælkesyreproduktion eller alkoholfermenteringsproces og frigiver små mængder ATP (2 ATP).

Ved mælkesyreproduktion gennemgår sukkermolekylet først glykolyse og omdannes til pyruvat med tre kulstofmolekyler (C3H4O3), hvorefter det bryder igen for at producere mælkesyre og energi.

C6H12O6 → C3H6O3 + energi (2ATP)

I alkoholgæringsprocessen gennemgår sukkermolekylet glykolyse og omdannes til pyruvat med tre kulstofmolekyler (C3H4O3), hvorefter det nedbrydes og omdannes til alkohol (ethanol) og producerer energi og kuldioxid (CO).2). 

C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + energi (2ATP) 

Krebs cykler trin

Glykolyse er det første trin i respirationsprocessen, hvorefter det producerede pyruvat kommer ind i mitokondriematrixen og oxideres. Efter at have frigivet en carboxylgruppe som kuldioxid, omdannes den til acetyl-CoA. Acetyl-CoA er det eneste molekyle, der først indgår i Krebs cyklusproces. Det Krebs cyklus fortsætter efter flere trin.

billeder 2

Er Krebs cyklus aerob eller anaerob fra Wikimedia Commons

Kondensation mellem acetyl-CoA og oxaloacetat

I begyndelsen var acetyl-CoA produceret ved oxidation af pyruvat forbundet med oxaloacetat (OAA). Det er en irreversibel reaktion, hvor citratsyntase involverer og danner citrat og coA. 

Isomerisering af citronsyre

Det er en to-trins reversibel reaktion, hvor enzymet aconitase forårsager dehydrering af citrat og omdanner det til cis-aconitase. Efter dette trin gennemgår cis-aconitasen rehydrering og danner isocitrat. 

Decarboxylering af isocitrat

Det er også en to-trins reaktion. Først omdanner isocitrat dehydrogenase enzymet isocitrat til oxalosuccinat og NAD+ ind i NADH.

På det andet trin lettes decarboxylering ved at omdanne oxalosuccinat til α-ketoglutarat og frigive 1 molekyle CO2.

Oxidativ decarboxylering af α-ketoglutarat

Ligesom det foregående trin er det også en oxidations-reduktionsreaktion. Det er en irreversibel reaktion, hvor α-ketoglutaratdehydrogenase frigiver en carboxylgruppe eller 1 molekyle CO2 og omdanner α-ketoglutarat til succinyl-CoA. I denne reaktion produceres 1 molekyle NADH. 

Succinyl-CoA til succinat

Det er det eneste trin, der forårsager phosphorylering af guanosindiphosphat og producerer GTP-molekyler. Dette trin lettes af enzymet succinyl-CoA-syntase, som omdanner succinyl-CoA til succinat og producerer GTP. 

Dehydrering af succinat

I dette trin succinat dehydrogenase, dehydrogeneret succinat ind i

Fumarat. I denne reaktion tjener FAD som elektronacceptor og omdannes til FADH2. Det gennemgår elektrontransportkæden og producerer 2 molekyler ATP i slutningen.

Hydrering af fumarat

Det er en reversibel reaktion. Enzymet fumarase hydrerer fumarat og omdanner det til L-malat.

Dehydrogenering af L-malat

Det er også en oxidations-reduktionsreaktion, hvori L-malatdehydrogenase er involveret. L-malat dehydrogenase coverus L-malat til oxaloacetat og omdanner også NAD+ til NADH-reduktionsmiddel. Det er det sidste trin i cyklussen efter at NADH deltager i elektrontransportkædemekanismen og producerer energi. Oxaloacetatet tillader gentagelse af cyklussen igen med associationen af ​​acetyl-coA. 

For at vide mere læs vores artikel om Eksempler på aktiv transport: Primær, Sekundær med forklaringer

Er Krebs cyklus oxidativ fosforylering?

I den aerobe respirationsproces gennemgår hele mekanismen oxidativ phosphorylering i det sidste trin og frigiver energi ved at bryde bindinger. I denne proces omdannes NADH til NAD, og ​​oxygenmolekylet fungerer som det sidste elektronacceptormolekyle. 

Krebs-cyklussen er ikke den oxidative phosphoryleringsproces, begge er forskellige fra hinanden. Den oxidative phosphorylering finder sted i slutningen af ​​Krebs-cyklusprocessen. Hvor Krebs-cyklussen producerer kuldioxid eller CO2, Adenosintriphosphat eller ATP og reduktionsmiddel NADH (Nicotinamidadenindinukleotid) og FAD (Flavinadenindinukleotid). Den oxidative phosphoryleringsproces producerer energimolekyler eller ATP ved at reducere NADH til NAD.

billeder 3

Oxidativ fosforyleringsproces fra Wikimedia Commons

Er Krebs cyklus katabolisk eller anabolsk?

Metaboliske processer, hvor komplekse molekyler nedbrydes og omdannes til mindre enheder og energifrigivelser er kataboliske reaktioner. Metabolisk proces er energikrævende reaktion, hvor komplekse molekyler konstrueres ved hjælp af mindre molekylære enheder.

I Krebs cyklus ses det, at fra oxidation af acetyl-CoA, producerer GTP, NADH, FADH2 osv. ligesom katabolisk reaktion. På den anden side bruges mellemprodukterne (citrat, α-ketoglutarat, succinat) i denne reaktion i forskellige komplekse molekyleopbygningsmekanismer, såsom anabolske reaktioner. Det betyder, at Krebs-cyklussen har både katabolske og anabolske egenskaber i sig, det er derfor, det kaldes en amfibolisk reaktion. Hvilken metabolisk proces der både har anabolske reaktioner og kataboliske reaktioner i sig, er kendt som amfibolske reaktioner.

Er Krebs-cyklussen en del af fotosyntesen?

Krebs cyklus er ikke en del af fotosynteseprocessen. Krebs cyklus er en del af cellulær respiration proces, hvor det forekommer i cellens mitokondriematrix.

I fotosynteseprocessen er der en biokemisk proces kaldet Calvin Cycle eller C3 cyklus, som forekommer i plantens kloroplast. Denne proces omdanner CO2 eller kuldioxid til sukker eller glukosemolekyler (C6H12O6). 

For at vide mere læs vores artikel om Forskel mellem dyre- og plantecellekromosomer: Komparativ analyse af struktur, funktion og fakta

Som helhed kan vi sige, at Krebs-cyklussen er en af ​​de vigtigste amfiboliske reaktioner i den aerobe respirationsproces.

Læs også: