
چرخه اسید سیتریک: مجموعهای از واکنشهای آنزیمی که در تمام موجودات هوازی رخ میدهد. این چرخه متابولیسم اکسیداتیو واحدهای استیل را شامل میشود و منبع اصلی انرژی سلولی است.
چرخه کربس (Krebs Cycle) یا چرخه اسید سیتریک (Citric Acid Cycle) مجموعهای از واکنشها است که در آن دو مولکول دی اکسید کربن، یک مولکول GTP/ATP و فرمهای کاهش یافته از مولکولهای NADH و FADH تولید میشوند.
محصولات چرخه کربس
از هر بار انجام چرخه کربس محصولات زیر تولید میشوند:
- یک مولکول گوانوزین تری فسفات GTP
- ۳ مولکول NADH
- ۱ مولکول FADH2
- ۲ مولکول دی اکسید کربن
- باز تولید اگزالواستات
مراحل چرخه اسید سیتریک
مرحله اول:
اولین مرحله از این چرخه، مرحله تراکمی است که در آن دو گروه کربن استیل (به دست آمده از استیل کوآنزیم A) با مولکول «اگزالواستات» (oxaloacetate) چهار کربنی ترکیب میشوند و مولکول شش کربنی «سیترات» را تشکیل میدهند. کوآنزیم A به گروه سولفوهیدریل متصل میشود و برای ترکیب با گروه دیگری از استیل از چرخه خارج میشود. این مرحله برگشت ناپذیر است زیرا مرحلهای است که به شدت انرژی تولید میکند.
نرخ انجام این واکنش به وسیله بازخورد منفی و میزان ATP در دسترس کنترل میشود. اگر میزان ATP افزایش یابد، میزان انجام این واکنش کاهش مییابد و چنانچه ذخایر مولکول ATP رو به کاهش باشد، میزان انجام این واکنش زیاد میشود.
جهت خرید اسیدسیتریک کلیک کنید.
مرحله دوم:
در مرحله دوم سیترات تولید شده در مرحله قبل یک مولکول آب از دست میدهد و یک مولکول آب دیگر در بخش دیگر ساختار خود به دست میآورد که در این حالت به یک ایزومر از مولکول سیترات تبدیل میشود که به آن «ایزوسیترات» میگویند.
مرحله سوم و چهارم:
در مرحله سوم، ایزوسیترات مورد اکسیداسیون قرار میگیرد و یک مولکول ۵ کربنی به نام «آلفا – کتوگلوتارات» به همراه یک مولکول دی اکسید کربن و دو الکترون ایجاد میشود. این دو الکترون موجب کاهش +NAD به NADH میشوند. این مرحله همچنین با بازخورد منفی از مولکول ATP و NADH تنظیم و با بازخورد مثبت از طرف مولکول ADP کنترل میشود. مراحل سوم و چهارم هر دو از جمله مراحل اکسیداسیون و دکربوکسیلاسیون چرخه کربس به شمار میآیند که در آنها الکترونها آزاد میشوند که خود موجب کاهش +NAD به NADH و آزاد کردن گروههای کربوکسیل به شکل مولکولهای دی اکسید کربن میشوند. آلفا – کتوگلوتارات محصول مرحله سوم چرخه است و در مرحله چهارم یک گروه سوکسینیل تولید میشود. در واقع در مرحله چهارم، کوآنزیم A برای تشکیل سوکسینیل کوآنزیم A به گروه سوکسینیل متصل میشود. آنزیمی که مرحله چهارم را کاتالیز میکند با بازخورد مهاری ATP، سوکسینیل کوآنزیم A و NADH تنظیم میشود.
مرحله پنجم:
در این مرحله یک گروه فسفات جایگزین کوآنزیم A شده و یک پیوند پرانرژی تشکیل میشود. این انرژی در فسفوریلاسیون (در حین تبدیل گروه سوکسینیل به سوکسینات) استفاده میشود تا یکی از مولکولهای ATP یا GTP تشکیل شود. دو فرم از آنزیم که به آنها ایزوآنزیم نیز میگویند برای این مرحله وجود دارند که بسته به نوع بافت حیوانی که در آن واکنشهای این مرحله انجام میشود، این آنزیم متفاوت است. یک شکل از این آنزیم در بافتهایی وجود دارد که نیاز به مقادیر زیادی ATP دارند، این بافتها شامل عضله قلب و ماهیچههای اسکلتی هستند. این فرم از آنزیم، ATP تولید میکند. فرم دوم آنزیم در بافتهایی یافت میشود که تعداد زیادی مسیر آنابولیک مانند کبد دارند. این فرم از آنزیم، GTP تولید میکند. GTP از نظر انرژی معادل ATP است. با این حال، استفاده از آن محدودتر است. به طور خاص، در سنتز پروتئین در درجه اول از GTP استفاده میشود.
مرحله ششم:
در این مرحله فرآیند دهیدراتاسیون انجام میشود كه طی آن سوكسینات به فومارات تبدیل میشود. در مرحله ششم چرخه دو اتم هیدروژن به FAD منتقل میشوند و آن را به FADH2 تبدیل میکند. انرژی موجود در الکترونهای این اتمها برای کاهش +NAD کافی نیست اما این انرژی برای کاهش FAD مناسب است. بر خلاف NADH، این حامل به آنزیم متصل است و الکترونها را مستقیماً به زنجیره انتقال الکترون منتقل میکند. این فرآیند با توجه به محل قرارگیری آنزیمی که این مرحله را در درون غشای داخلی میتوکندری انجام میدهد، امکان پذیر است.
مرحله هفتم:
آب در مرحله هفتم به فومارات اضافه میشود و آن را تبدیل به مالات میکند.
مرحله هشتم:
آخرین مرحله در چرخه اسید سیتریک با اکسیداسیون مالات و احیای اگزالواستات انجام میشود. در این مرحله مولکول دیگری از NADH تولید میشود.