Co to jest cykl kwasu cytrynowego?
Cykl kwasu cytrynowego to seria reakcji chemicznych zachodzących podczas oddychania komórkowego, procesu, w którym komórki w organizmach wytwarzają energię. Jest również określany jako cykl Krebsa lub cykl kwasu trikarboksylowego. W cyklu szereg generujących energię reakcji chemicznych jest katalizowanych lub przyspieszanych przez różne enzymy. Zazwyczaj studenci najpierw studiują cykl kwasu cytrynowego na zaawansowanych zajęciach z biologii w szkole średniej lub we wstępnych zajęciach z biologii. Następnie jest bardziej szczegółowo omawiany na zajęciach biochemicznych, ponieważ jest to proces z natury chemiczny.
W cyklu występuje wiele różnych złożonych reakcji chemicznych, z których większość obejmuje cząsteczki złożone z węgla, tlenu i wodoru. Cykl składa się z około dziesięciu kroków, a każdy etap jest katalizowany przez inny enzym. Bezpośrednio przed cyklem kwasu cytrynowego w procesie zwanym glikolizą powstaje pirogronian, cząsteczka zawierająca energię, która jest dalej rozkładana na energię użytkową w trakcie procesu oddychania komórkowego. Cykl kwasu cytrynowego rozkłada cząsteczki pirogronianu na cząsteczki NADH (dinukleotyd nikotynamidoadeninowy) i ATP (trifosforan adenozyny), z których każda zawiera znaczną ilość energii, do której ciało może szybko uzyskać dostęp. Większość cząsteczek energetycznych wytwarzanych podczas oddychania komórkowego pochodzi z szeregu procesów metabolicznych z cząsteczek glukozy (cukru).
Oddychanie komórkowe jest zwykle procesem tlenowym, co oznacza, że wykorzystuje tlen. Jeśli obecny jest tlen, pirogronian wytwarzany przez glikolozę przechodzi normalnie do cyklu kwasu cytrynowego, rozkładając go na NADH i ATP (trifosforan adenozyny). Jeśli jednak tlen nie jest obecny, pirogronian rozpoczyna proces zwany fermentacją . Fermentacja nie wykorzystuje tlenu, co oznacza, że jest to proces beztlenowy. Fermentacja jest znacznie mniej wydajnym procesem wytwarzania energii niż cykl kwasu cytrynowego; nie wytwarza wystarczającej ilości energii, aby utrzymać organizm przez dłuższy czas.
W najbardziej złożonych organizmach wielokomórkowych cykl kwasu cytrynowego zachodzi w mitochondriach, wytwarzającej energię organelli, która istnieje wewnątrz komórek. Mitochondrium są głównymi producentami ATP, które komórki są w stanie bardzo efektywnie wykorzystać na energię. Niektóre procesy oddychania komórkowego zachodzą poza mitochondriami, a inne zachodzą, gdy cząsteczki są transportowane przez błonę mitochondriów. Cykl kwasu cytrynowego zachodzi w materiale mitochondrialnym, który zawiera wiele różnych enzymów, które katalizują wiele reakcji chemicznych biorących udział w cyklu i reszcie oddychania komórkowego.