Co je to cyklus kyseliny citrónové?

Cyklus kyseliny citronové je řada chemických reakcí, ke kterým dochází během dýchání buněk, což je proces, při kterém buňky v organismech produkují energii. Nazývá se také Krebsův cyklus nebo cyklus trikarboxylové kyseliny. V cyklu je řada chemických reakcí vytvářejících energii katalyzována nebo urychlena různými enzymy. Typicky studenti nejprve studují cyklus kyseliny citronové v pokročilých středoškolských biologických třídách nebo v úvodních vysokoškolských biologických třídách. Poté se k nim přistupuje podrobněji ve třídách biochemie, protože se jedná o inherentně chemický proces.

V cyklu existuje mnoho různých komplexních chemických reakcí, z nichž většina zahrnuje molekuly složené z uhlíku, kyslíku a vodíku. Cyklus má zhruba deset kroků a každý krok je katalyzován jiným enzymem. Bezprostředně před cyklem kyseliny citronové produkuje proces zvaný glykolýza pyruvát, molekulu obsahující energii, která se v průběhu buněčného respiračního procesu dále rozpadá na využitelnou energii. Cyklus kyseliny citronové rozkládá molekuly pyruvátu na molekuly NADH (nikotinamid adenin dinukleotid) a ATP (adenosin trifosfát), přičemž obě obsahují významné množství energie, kterou může organismus rychle získat. Většina energetických molekul produkovaných během buněčného dýchání je prostřednictvím řady metabolických procesů odvozena od molekul glukózy (cukru).

Buněčné dýchání je obvykle aerobní proces, což znamená, že používá kyslík. Pokud je přítomen kyslík, bude pyruvát produkovaný glykolózou pokračovat normálně v cyklu kyseliny citronové a rozložit se na NADH a ATP (adenosintrifosfát). Pokud však není přítomen žádný kyslík, pyruvát začíná proces zvaný fermentace . Fermentace nepoužívá kyslík, což znamená, že se jedná o anaerobní proces. Fermentace je mnohem méně účinný proces výroby energie než cyklus kyseliny citronové; nevyrábí dostatek energie k udržení organismu po delší dobu.

V nejsložitějších vícebuněčných organizmech probíhá cyklus kyseliny citronové v mitochondriích, organel produkující energii, která existuje uvnitř buněk. Mitochondrion jsou hlavní výrobci ATP, které jsou buňky schopny velmi efektivně využít energii. Některé procesy v buněčném dýchání se vyskytují mimo mitochondrie a jiné nastávají, když jsou molekuly transportovány přes mitochondriální membránu. Cyklus kyseliny citronové se vyskytuje v matici mitochondrie, která obsahuje mnoho různých enzymů, které katalyzují mnoho chemických reakcí zapojených do cyklu a ve zbytku buněčného dýchání.