hvis oksygen er tilgjengelig, vil aerob respirasjon gå fremover. I eukaryote celler transporteres pyruvatmolekylene produsert ved slutten av glykolyse til mitokondrier (Figur 1), som er steder for cellulær respirasjon. For at pyruvat, produktet av glykolyse, skal gå inn i neste vei, må det gjennomgå flere endringer. Konverteringen er en tre-trinns prosess.
Oksidasjon Av Pyruvat
i eukaryote celler transporteres pyruvatmolekylene produsert ved slutten av glykolyse inn i mitokondriellmatrisen (den midterste delen av mitokondriene) (Figur 1). I mitokondriellmatrisen blir pyruvat omdannet til en to-karbon acetylgruppe ved å fjerne et molekyl karbondioksid. DETTE produserer OGSÅ NADH. Acetyl-gruppen er plukket opp av en bærerforbindelse kalt koenzym A (CoA), som er laget av vitamin B5. Den resulterende forbindelsen kalles acetyl CoA(Figur 2). Acetyl CoA kan brukes på en rekke måter av cellen, men hovedfunksjonen er å levere acetylgruppen avledet fra pyruvat til neste vei i glukosekatabolisme.
Acetyl CoA TIL CO2
i nærvær av oksygen leverer acetyl CoA sin acetylgruppe til et fire-karbonmolekyl, oksaloacetat, for å danne citrat, et seks-karbonmolekyl med tre karboksylgrupper; denne banen vil høste resten av den ekstraherbare energien fra det som begynte som et glukosemolekyl. Denne enkle banen kalles av forskjellige navn: sitronsyresyklusen (for det første mellomproduktet—sitronsyre eller citrat—når acetat knytter seg til oksaloacetatet), TCA-syklusen (siden sitronsyre eller citrat og isocitrat er trikarboksylsyrer), Og Krebs-syklusen, Etter Hans Krebs, som først identifiserte trinnene i banen i 1930-tallet i pigeon flight muskler.
som omdannelsen av pyruvat til acetyl CoA, finner sitronsyresyklusen i eukaryote celler også sted i matrisen av mitokondriene (Figur 1). I motsetning til glykolyse er sitronsyresyklusen en lukket sløyfe: den siste delen av banen regenererer forbindelsen som brukes i første trinn. De åtte trinnene i syklusen er en serie kjemiske reaksjoner som produserer følgende fra hver av de to molekylene pyruvat produsert per molekyl glukose som opprinnelig gikk inn i glykolyse (Figur 3):
- 2 karbondioksidmolekyler
- 1 ATP molekyl (eller tilsvarende)
- 3 NADH og 1 FADH2, som bærer energi til den siste delen av aerob respirasjonsvei.En Del av dette betraktes som en aerob vei (oksygen-krever) fordi NADH og FADH2 produsert må overføre sine elektroner til neste vei i systemet, som vil bruke oksygen. Hvis oksygen ikke er tilstede, forekommer denne overføringen ikke. Sitronsyresyklusen forekommer IKKE ved anaerob respirasjon.
To karbonatomer kommer inn i sitronsyresyklusen fra hver acetylgruppe. To karbondioksidmolekyler frigjøres på hver sving av syklusen; disse inneholder imidlertid ikke de samme karbonatomer som er bidratt av acetylgruppen på den svingen av banen. De to acetyl-karbonatomer vil til slutt bli utgitt på senere svinger av syklusen; på denne måten vil alle seks karbonatomer fra det opprinnelige glukosemolekylet til slutt bli frigjort som karbondioksid. Karbondioksid er et avfallsprodukt i de fleste dyreceller og vil bli frigjort utenfor organismen. Det tar to svinger av syklusen for å behandle ekvivalenten av ett glukosemolekyl. Hver sving av syklusen danner tre HØY-energi NADH molekyler og en HØY-energi FADH2 molekyl. Disse høyenergibærerne vil forbinde med den siste delen av aerob respirasjon for å produsere ATP-molekyler. EN ATP (eller tilsvarende) er også laget i hver syklus. Flere av de mellomliggende forbindelsene i sitronsyresyklusen kan brukes til å syntetisere ikke-essensielle aminosyrer; derfor er syklusen både anabole og katabolske.
Figur 3 i sitronsyresyklusen er acetylgruppen fra acetyl CoA festet til et fire-karbon oksaloacetatmolekyl for å danne et seks-karbon citratmolekyl. Gjennom en rekke trinn oksyderes citrat, og frigjør to karbondioksidmolekyler for hver acetylgruppe matet inn i syklusen. I prosessen reduseres tre nad+ molekyler TIL NADH, ett FAD-molekyl reduseres TIL FADH2, og en ATP eller GTP (avhengig av celletype) produseres (ved substratnivå fosforylering). Fordi sluttproduktet av sitronsyresyklusen også er den første reaktanten, går syklusen kontinuerlig i nærvær av tilstrekkelige reaktanter. (kreditt: modifikasjon av arbeid av «Yikrazuul»/Wikimedia Commons) i nærvær av oksygen omdannes 3-karbon pyruvat til en 2-karbon acetylgruppe, som er festet til et bærermolekyl av koenzym A. Den resulterende acetyl CoA kan gå inn i flere veier, men oftest blir acetylgruppen levert til sitronsyresyklusen for videre katabolisme (sammenbrudd). Under omdannelsen av pyruvat til acetylgruppen fjernes et molekyl av karbondioksid og to høy-energi elektroner. Fordi to pyruvat ble produsert fra hvert molekyl av glukose under glykolyse, står produksjonen av to karbondioksidmolekyler (som frigjøres som avfall) for to av de seks karbonene i det opprinnelige glukosemolekylet. De andre fire karbonene frigjøres som karbondioksid i løpet av to omdreininger av sitronsyresyklusen. Elektronene blir plukket OPP AV NAD+, OG NADH bærer elektronene til en senere vei FOR ATP-produksjon. På dette tidspunktet har glukosemolekylet som opprinnelig kom inn i cellulær respirasjon, blitt fullstendig brutt ned. Kjemisk potensiell energi lagret i glukosemolekylet har blitt overført til elektronbærere eller har blitt brukt til å syntetisere noen Få Atp-er.
Hva ble produsert (per molekyl glukose)?
- Oksidasjon av pyruvat: 2 CO2, 2 NADH, 2 acetyl (2 carbon molecule)
- Products of the citric acid cycle: 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP