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クレブス回路-生物学的システムの主な段階と重要性

炭素の化学エネルギーの大部分酸素の関与により好気性条件下で放出されます。クレブス回路は、クエン酸回路または細胞呼吸とも呼ばれます。多くの科学者がこのプロセスの個々の反応の解読に参加しました:A。Szent-Gyorgyi、A。Lendinger、H。Krebs、その後のサイクルの名前、S。Ye。Severinなど。

嫌気性消化と好気性消化の間炭水化物、密接な相関関係があります。まず第一に、それはピルビン酸の存在下で発現され、それは炭水化物の嫌気性分解を完了し、細胞呼吸を開始します(クレブス回路)。両方の相は同じ酵素によって触媒されます。化学エネルギーはリン酸化中に放出され、ATPマクロエルグの形で保存されます。同じ補酵素(NAD、NADP)と陽イオンが化学反応に関与しています。違いは次のとおりです。炭水化物の嫌気性消化が主に硝子体に局在している場合、細胞呼吸の反応は主にミトコンドリアで起こります。

拮抗作用はいくつかの条件下で観察されます両方のフェーズの間。したがって、酸素の存在下では、解糖反応の速度は急激に低下します(パスツール効果)。解糖系製品は、好気性炭水化物代謝を阻害する可能性があります(クラブツリー効果)。

クレブス回路にはさまざまな化学反応があります。その結果、炭水化物の分解生成物が二酸化炭素と水に酸化され、化学エネルギーが高エネルギー化合物に蓄積されます。細胞呼吸中に、「担体」が形成されます-オキサロ酢酸(OCA)。続いて、酢酸の活性化された残留物の「担体」との縮合があります。トリカルボン酸があります-クエン酸。化学反応の過程で、サイクル内の残りの酢酸の「ターンオーバー」があります。ピルビン酸の各分子から、18分子のアデノシン三リン酸が形成されます。サイクルの終わりに、酢酸の活性化された残基の新しい分子と反応する「担体」が放出されます。

クレブス回路:反応

嫌気性消化の最終産物の場合炭水化物は乳酸であり、乳酸デヒドロゲナーゼの影響下でピルビン酸に酸化されます。ピルビン酸の分子のいくつかは、酵素ピルビン酸カルボキシラーゼの影響下で、Mg2 +イオンの存在下でALCの「担体」を合成するために使用されます。ピルビン酸の分子のいくつかは、「活性酢酸塩」の形成源である-アセチル補酵素A(アセチル-CoA)。反応はピルビン酸デヒドロゲナーゼの影響下で行われる。アセチルCoAには高エネルギー結合が含まれており、エネルギーの約5〜7%が蓄積されます。化学エネルギーのほとんどは、「活性酢酸塩」の酸化によって生成されます。

クエン酸シンターゼの影響下で始まりますクエン酸の形成につながる実際のクレブス回路の機能。この酸は、アコニターゼヒドラターゼの影響下で脱水され、シス-アコニット酸に変換されます。シス-アコニット酸は、水分子が結合した後、イソリモニックになります。 3つのトリカルボン酸の間で動的平衡が確立されます。

イソリン酸は酸化されて脱炭酸され、α-ケトグルタル酸に変換されるシュウ酸コハク酸。この反応は、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ酵素によって触媒されます。酵素2-オキソ(アルファ-ケト)-グルタル酸デヒドロゲナーゼの影響下で、アルファ-ケトグルタル酸が脱炭酸され、高エネルギー結合を含むスクシニル-CoAが形成されます。

次の段階では、スクシニルCoAの影響下で酵素サクシニルCoAシンテターゼは、高エネルギー結合をHDF(グアノシン二リン酸)に伝達します。 GTP(グアノシン三リン酸)は、酵素GTP-アデニル酸キナーゼの影響下で、AMP(アデノシン一リン酸)への高エネルギー結合を放出します。クレブス回路:式-GTP + AMP-HDF + ADP。

酵素の影響下にあるコハク酸コハク酸デヒドロゲナーゼ(SDH)は酸化されてフマル酸になります。 SDHの補酵素はフラビンアデニンジヌクレオチドです。フマル酸は、酵素フマル酸ヒドラターゼの影響下でリンゴ酸に変換され、次に酸化されてALCOを形成します。アセチルCoAが反応系に存在する場合、AXOAは再びトリカルボン酸回路に含まれます。

したがって、1つのグルコース分子から最大38までATP分子(2つは嫌気性解糖によるもの、6つは解糖系酸化中に形成された2つのNAD・H + H +分子の酸化の結果、30つはCTCによるもの)。セントラルヒーティングコンプレックスの効率係数は0.5です。残りのエネルギーは熱として放散されます。 TCAでは、乳酸の16〜33%が酸化され、残りの質量はグリコーゲンの再合成に使用されます。