مثل الكائنات الحية الأخرى ، تحتاج الخلايا إلى إجراء عملية التمثيل الغذائي لإنتاج الطاقة ، أحدها من خلال التنفس. يمكن أن يكون التنفس الخلوي هوائيًا ، مما يعني أنه ينطوي على انهيار كامل للركيزة في وجود الأكسجين. يحدث التنفس الهوائي في الميتوكوندريا في الخلية وينتج المزيد من الطاقة. تعتبر دورة كريبس إحدى مراحل التنفس الهوائي. تم اكتشاف دورة كريبس بواسطة الطبيب والكيمياء الحيوية الألماني هانز أدولف كريبس.
دورة كريبس هي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلايا الحية لإنتاج الطاقة من الأسيتيل co-A ، وهو تغيير من حمض البيروفيك الناتج عن تحلل السكر. تبدأ مراحل التنفس الهوائي من تحلل السكر ونزع الكربوكسيل المؤكسد ودورة كريبس ونقل الإلكترون.
في هذه المقالة ، سنناقش العملية التي تحدث في دورة كريبس.
تأتي معظم الطاقة التي تحتاجها الكائنات الحية من تقويض أو انهيار الجلوكوز الذي يحدث في الخلايا. في البداية ، سيخضع الجلوكوز لعملية تحلل السكر والتي ستحوله إلى حمض البيروفيك. في حالة عدم وجود أكسجين ، تتم معالجة حمض البيروفيك من خلال التنفس اللاهوائي ليصبح حمض اللاكتيك أو الكحول. ولكن إذا كان هناك أكسجين ، فستتم معالجة حمض البيروفيك من خلال التنفس الهوائي لتتم معالجته إلى طاقة وماء وثاني أكسيد الكربون.
(اقرأ أيضًا: العوامل المؤثرة في التطور)
في دورة كريبس، هناك نوعان من المراحل الهامة، وهي نزع الكربوكسيل التأكسدي و دورة كريبس . يشير نزع الكربوكسيل المؤكسد إلى الخطوة في تحويل حمض البيروفيك إلى أسيتيل co-A. علاوة على ذلك ، سيتم إحضار أسيتيل co-A إلى مصفوفة الميتوكوندريا للخضوع لدورة كريبس.
نزع الكربوكسيل المؤكسد
في مرحلة نزع الكربوكسيل المؤكسد ، يتم تحويل حمض البيروفيك الناتج عن التحلل السكري إلى أسيتيل co-A. تتم هذه المرحلة من خلال العديد من التفاعلات التي يتم تحفيزها بواسطة مركب إنزيم يسمى بيروفات ديهيدروجينيز. يوجد هذا الإنزيم في الميتوكوندريا للخلايا حقيقية النواة وسيتوبلازم الخلايا بدائية النواة.
يبدأ نزع الكربوكسيل التأكسدي مع الافراج عن المجموعة الكربوكسيلية (-COO) من حمض البيروفيك لتصبح CO 2 . بعد ذلك ، ستنقل الذرتان المتبقيتان من حمض البيروفيك على شكل CH 3 COO - الإلكترونات الزائدة لتصبح جزيء NAD + لتكوين NADH. سوف يتحول جزيء ذرتي الكربون إلى أسيتات. أخيرًا ، سيكون الإنزيم المساعد A أو Co-A مرتبطًا بالأسيتات لتكوين أسيتيل أنزيم A أو أسيتيل co-A.
دورة كريبس
ثم يدخل جزيء الأسيتيل co-A في دورة كريبس لإنتاج ATP و NADH و FADH 2 و CO 2 . ستشكل المراحل في هذه العملية دائرة بحيث تسمى دورة.
تبدأ هذه الدورة بربط أسيتيل co-A بأوكسالو أسيتات لتكوين السترات. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم سيترات سينسيز. بعد ذلك ، يتم تحويل السترات إلى isocytrate بواسطة إنزيم akonitase. تتم معالجة isocitrate في alpha-ketoglutarate بواسطة إنزيم isositrat dehydrogenase. هذا التفاعل يطلق CO 2 وينتج NADH.
علاوة على ذلك ، يتم تحويل alpha-ketoglutarate أو a-ketoglutarate إلى succinyl co-A بواسطة إنزيم alpha ketoglutarate dehydrogenase. كما يطلق هذا التفاعل CO 2 وينتج NADH. يتم بعد ذلك معالجة مادة succinyl co-A إلى سكسينات بواسطة إنزيم succinyl co-A synthetase. تولد هذه العملية GTP والتي يمكن تحويلها بعد ذلك إلى ATP.
بعد ذلك ، يتم تحويل السكسينات من العملية السابقة إلى فومارات بواسطة إنزيم نازعة هيدروجين السكسينات وينتج FADH 2 . سيتم تحويل الفومارات إلى مالات بواسطة إنزيم فوماراس. ثم يتم معالجة Malate إلى oxaloacetate بواسطة إنزيم malate dehydrogenase. هذه العملية تنتج NADH.
يمكن أن ينتج جزيء أسيتيل co-A واحد يتم معالجته في دورة كريبس 1 ATP و 3 NADH و 1 FADH 2 و 2 CO 2 . نظرًا لأنه يمكن تقسيم جزيء جلوكوز واحد إلى جزأين من الأسيتيل co-A ، يمكن لجزيء الجلوكوز الواحد إنتاج 2 ATP و 6 NADH و 2 FADH 2 و 4 CO 2 خلال دورة كريبس. ستدخل جزيئات NADH و FADH 2 لاحقًا في عملية نقل الإلكترون لإنتاج ATP.
