Το λήμμα παραθέτει τις πηγές του αόριστα, χωρίς παραπομπές.Βοηθήστε συνδέοντας το κείμενο με τις πηγές χρησιμοποιώντας παραπομπές, ώστε να είναι επαληθεύσιμο. Το πρότυπο τοποθετήθηκε χωρίς ημερομηνία. Γιατη σημερινή ημερομηνία χρησιμοποιήστε: {{χωρίς παραπομπές|5|10|2024}}
Οκύκλος του κιτρικού οξέος ή κύκλος του Krebs, προς τιμή του επιστήμονα πουτον ανακάλυψε, είναι το τελικό στάδιο αποδόμησης τωνυδατανθράκων, τωνλιπώνκαιτωναμινοξέωνπου προσλαμβάνονται μετη διατροφή. Αποτελεί σημαντικό μέρος της αερόβιας αναπνοής. Στα περισσότερα κύτταρα ο κύκλος του κιτρικού οξέος διεκπεραιώνει τα 2/3 του συνόλου των οξειδώσεων των ενώσεων του άνθρακα. Ο κύκλος του κιτρικού οξέος αποκαλύφθηκε ύστερα από χρόνια προσπάθεια γιατην κατανόηση των βιολογικών οδών της αερόβιας αναπνοής το1937 από τονΧανς Άντολφ Κρεμπς.
Ταένζυμαπου απαιτούνται γιατον κύκλο του κιτρικού οξέος βρίσκονται σταμιτοχόνδρια. Το πρώτο από αυτά τα ένζυμα καταλύει την αντίδραση που ενώνει την ακετυλομάδα τουακέτυλο-CoAμε ένα μόριο οξαλοξικού οξέοςγιατο σχηματισμό κιτρικού οξέος. Το κιτρικό οξύ οξειδώνεται σταδιακά καιη ενέργεια οξείδωσης χρησιμοποιείται γιανα φτιαχτούν μόρια υψηλής ενέργειας. Τα τελικά μόρια αυτού του κύκλου είναι δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακακαι οξαλικό, το οποίο χρησιμοποιείται ξανά σε ένα νέο κύκλο. Σε αρκετά βήματα, ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το υπόστρωμα σε άλλα μόρια, όπως τοNADHκαιτοFADH2. Στη συνέχεια αυτά τα δύο μόρια μεταφέρουν τα υψηλής ενέργειας ηλεκτρόνιά τους στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων ώστε να πραγματοποιηθεί ηοξειδωτική φωσφορυλίωση. Αυτά τα ηλεκτρόνια στο τέλος αντιδρούν μετοοξυγόνοκαι παράγουν νερό.
Ο κύκλος του κιτρικού οξέος λειτουργεί επίσης ως αφετηρία για άλλες αντιδράσεις βιοσύνθεσης επειδή παράγει σημαντικά ενδιάμεσα, όπως το οξαλοξικό καιτοα-κετογλουταρικό οξύ. Οι ενώσεις αυτές παράγονται από τονκαταβολισμό μεταφέρονται από τα μιτοχόνδρια στοκυτταρόπλασμα, όπου συμμετέχουν σε αντιδράσεις ως πρόδρομες ενώσεις γιατη σύνθεση διάφορων μορίων, όπως για παράδειγμα τα αμινοξέα.
Ο κύκλος χωρίζεται σε οχτώ βήματα στα οποία συμμετέχουν διαφορετικά ένζυμα και μόρια.
Αρχικά, μετη δράση του ενζύμου συνθεάση του κιτρικούη ακετυλομάδα του ακέτυλο-CoA μεταφέρεται στο οξαλοξικό. Το ένζυμο αφαιρεί ένα πρωτόνιο από τη μεθυλική ομάδα του ακέτυλο-CoA. Το φορτισμένο αρνητικό CH2- που δημιουργήθηκε, συνδέεται με ένα άνθρακα της καρβονυλικής ομάδας του οξαλοξικού καιτοσυνένζυμο Α απελευθερώνεται με υδρόλυση. Μετηνυδρόλυση απελευθερώνεται σημαντική ποσότητα ελεύθερης ενέργειας που προωθεί την αντίδραση.
Σε μία αντίδραση ισομερίωσης, το ένζυμο ακοτινάση καταλύει την αφυδάτωση του κιτρικού παράγοντας cis-ακοτινικό. Το ίδιο ένζυμο έπειτα καταλύει την υδρόλυση του cis-ακοτινικού γιατη δημιουργία ισοκιτρικού, δηλαδή έγινε ισομερίωση του κιτρικού σε ισοκιτρικό.
Αυτό είναι το πρώτο βήμα οξείδωσης του κύκλου. Σε αυτό το βήμα, το ισοκιτρικό μετατρέπεται σεα-κετογλουταρικό σεμια αντίδραση οξειδωτικής αποκαρβοξυλίωσης. Πρόκειται γιαμια πολύπλοκη αντίδραση που καταλύεται από τηνισοκιτρική αφυδρογονάσηκαι λαμβάνει χώρα σε τρία στάδια. Η υδροξυλομάδα του ισοκιτρικού οξειδώνεται σεκετόνη. Αυτή η αντίδραση παράγει ένα ασταθές προϊόν που απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα, ενώ το NAD+ ανάγεται NADH.
Σε αυτό το στάδιο το συνένζυμο Α εισέρχεται ξανά στον κύκλο. Σε αυτό το βήμα, το ενζυμικό σύμπλοκο αφυδρογονάση τουα-κετογλουταρικού, το οποίο μοιάζει πολύ με αυτό της πυροσταφυλικής αφυδρογονάσηςπου καταλύει τη μετατροπή τουπυροσταφυλικούσε ακέτυλο-CoA, καταλύει μια σειρά αντιδράσεων. Και πάλι γίνονται τρεις διεργασίες. Τοα-κετογλουταρικό χάνει μια καρβοξυλική ομάδα ως CO2, ενώ NAD+ ανάγεται σε NADH. Το συνένζυμο Α συνδέεται μετο προϊόν, τοηλεκτρικόκαι σχηματίζει τοηλεκτρυλο-CoA. Ο δεσμός μεταξύ του ηλεκτρικού του συνενζύμου Α είναι θειοεστερικός δεσμός υψηλής ενέργειας.
Στο πέμπτο βήμα, το ηλεκτρυλο-CoA μετατρέπεται σε ηλεκτρικό. Το ένζυμο ηλεκτρυλο-CoA συνθάση καταλύει μια συζευγμένη αντίδραση στην οποία διασπάται ο θειοεστερικός δεσμός υψηλής ενέργειας και προστίθεται μια φωσφορική ομάδα στοGDPγια σχηματισμό GTP. Σταβακτήριακαιταφυτά αντί GTP σχηματίζεται ATP.
Η προσθήκη νερού στο διπλό δεσμό του φουμαρικού δίνει μηλικό. Η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο φουμαράση.
Στο τελικό βήμα του κύκλου, καιτο τελευταίο από τα τέσσερα βήματα οξείδωσης, ημηλική αφυδρογονάση καταλύει την αναγωγή NAD+ σε NADH καιτην οξείδωση του μηλικού σε οξαλοξικού, μετη μετατροπή της υδροξυλομάδας σεμια ομάδα καρβονυλίου. Με αυτό τον τρόπο αναγεννάται το οξαλοξικό που χρησιμοποιήθηκε στο πρώτο βήμα του κύκλου.
Μια πλήρης περιστροφή του κύκλου καταλήγει στην παραγωγή δύο μορίων διοξειδίου του άνθρακα, τριών μορίων NADH, ενός μορίου FADH2 και ενός μορίου GTP, το οποίο ενζυμικά μπορεί να μετατραπεί σεΑΤΡ. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση αποδίδει τρία μόρια ΑΤΡ ανά μόριο NADH και δύο μόρια ΑΤΡ ανά μόριο FADH. Όμως, το κυτταροπλασματικό NADH που παράγεται κατά τηγλυκόλυση αποδίδει δύο μόρια ΑΤΡστην οξειδωτική φωσφορυλίωση διότι πρέπει να μεταβιβάσει τα ηλεκτρόνια στο FADH2 του μιτοχονδρίου. Άρα από τα παραπάνω και έχοντας υπόψη ότι απαιτούνται δύο κύκλοι προκύπτει ότι από την πλήρη οξείδωση της γλυκόζης παράγονται 36 μόρια ΑΤΡ, που αντιπροσωπεύει το 40% της δυνητικής ενέργειας της γλυκόζης.
Caret L. Robert· Denniston J. Katherine· Topping J. Joseph (2000). Αρχές & Εφαρμογές της Ανοργάνου, Οργανικής & Βιολογικής Χημείας ΙΙ. Π.Χ. Πασχαλίδης. ISBN960-8122-43-0.
Alberts Bray· Hopkin Johnson (2006). Βασικές αρχές κυτταρικής βιολογίας. Π.Χ. Πασχαλίδης. ISBN960-399-390-5.
