เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เซลล์ต้องดำเนินการเผาผลาญเพื่อผลิตพลังงานซึ่งหนึ่งในนั้นคือการหายใจ การหายใจของเซลล์อาจเป็นแบบแอโรบิคซึ่งหมายความว่ามันเกี่ยวข้องกับการสลายสารตั้งต้นอย่างสมบูรณ์เมื่อมีออกซิเจน การหายใจแบบแอโรบิคเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียของเซลล์และผลิตพลังงานมากขึ้น หนึ่งในขั้นตอนของการหายใจแบบแอโรบิคคือวงจรเครบส์ วงจร krebs ถูกค้นพบโดยแพทย์และนักชีวเคมีชาวเยอรมัน Hans Adolf Krebs
วงจร Krebs เป็นชุดของปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเพื่อผลิตพลังงานจาก acetyl co-A ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงจากกรดไพรูวิกที่เกิดจากไกลโคไลซิส ขั้นตอนของการหายใจแบบแอโรบิคเริ่มต้นจากไกลโคไลซิส, ดีคาร์บอกซิเลชันออกซิเดชั่น, วัฏจักรเครบส์และการถ่ายเทอิเล็กตรอน
ในบทความนี้เราจะพูดถึงกระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจร krebs
พลังงานส่วนใหญ่ที่สิ่งมีชีวิตต้องการมาจากการเร่งปฏิกิริยาหรือการสลายกลูโคสที่เกิดขึ้นในเซลล์ ในตอนแรกกลูโคสจะผ่านกระบวนการไกลโคไลซิสซึ่งจะเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิก หากไม่มีออกซิเจนกรดไพรูวิกจะถูกแปรรูปโดยการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนให้กลายเป็นกรดแลคติกหรือแอลกอฮอล์ แต่ถ้ามีออกซิเจนกรดไพรูวิกจะถูกนำไปผ่านการหายใจแบบแอโรบิคเพื่อแปรรูปเป็นพลังงานน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์
(อ่านเพิ่มเติม: ปัจจัยที่มีผลต่อวิวัฒนาการ)
ในวงจร Krebs มีสองขั้นตอนสำคัญคือdecarboxylation ออกซิเดชันและวงจร Krebs Oxidative decarboxylation หมายถึงขั้นตอนในการเปลี่ยนกรดไพรูวิกเป็น acetyl co-A นอกจากนี้ acetyl co-A จะถูกนำไปที่ mitochondrial matrix เพื่อรับวงจร krebs
Oxidative Decarboxylation
ในขั้นออกซิเดชันดีคาร์บอกซิเลชันกรดไพรูวิกจากไกลโคไลซิสจะถูกเปลี่ยนเป็นอะซิทิลโค - เอ ขั้นตอนนี้ดำเนินการผ่านปฏิกิริยาหลายอย่างที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์คอมเพล็กซ์ที่เรียกว่าไพรูเวตดีไฮโดรจีเนส เอนไซม์นี้พบได้ในไมโทคอนเดรียของเซลล์ยูคาริโอตและไซโทพลาซึมของเซลล์โปรคาริโอต
decarboxylation Oxidative เริ่มต้นด้วยการเปิดตัวของกลุ่มคาร์บอกซิ (-COO) จากกรดไพรูวิกที่จะกลายเป็น CO 2 จากนั้นอีกสองอะตอมที่เหลือของกรดไพรูวิกในรูปของ CH 3 COO จะถ่ายโอนอิเล็กตรอนส่วนเกินให้กลายเป็นโมเลกุล NAD + เพื่อสร้าง NADH โมเลกุลของคาร์บอนทั้งสองจะเปลี่ยนเป็นอะซิเตท ในที่สุดโคเอนไซม์ - เอหรือโค - เอจะถูกจับกับอะซิเตตเพื่อสร้างอะซิทิลโคเอนไซม์ - เอหรืออะซิทิลโค - เอ
วงจร Krebs
acetyl ร่วมโมเลกุลนั้นก็เข้าสู่วงจร Krebs ในการผลิตเอทีพี NADH, FADH 2และ CO 2 ขั้นตอนในกระบวนการนี้จะรวมกันเป็นวงกลมเพื่อให้เรียกว่าวัฏจักร
วัฏจักรนี้เริ่มต้นด้วย acetyl co-A จับกับ oxaloacetate เพื่อสร้างซิเตรต ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งโดยเอนไซม์ซิเตรตซินเทส จากนั้นซิเตรตจะถูกเปลี่ยนเป็นไอโซซิเตรตโดยเอนไซม์อะโคนิเทส ไอโซซิเตรตถูกประมวลผลเป็นอัลฟาคีโตกลูตาเรตโดยเอนไซม์ไอโซซิเตรทดีไฮโดรจีเนส ปฏิกิริยานี้ปล่อย CO 2และสร้าง NADH
นอกจากนี้ alpha-ketoglutarate หรือ a-ketoglutarate ยังถูกเปลี่ยนเป็น succinyl co-A โดยเอนไซม์ alpha ketoglutarate dehydrogenase ปฏิกิริยานี้ยังปล่อย CO 2และสร้าง NADH จากนั้น succinyl co-A จะถูกแปรรูปเป็นซัคซิเนตโดยเอนไซม์ succinyl co-A synthetase กระบวนการนี้สร้าง GTP ซึ่งสามารถแปลงเป็น ATP ได้
หลังจากนั้น succinate จากกระบวนการก่อนหน้านี้จะถูกแปลงเป็น fumarate โดย dehydrogenase เอนไซม์ succinate และผลิต FADH 2 fumarate จะถูกเปลี่ยนเป็น malate โดยเอนไซม์ fumarase จากนั้น Malate จะถูกแปรรูปเป็น oxaloacetate โดยเอนไซม์ malate dehydrogenase กระบวนการนี้ก่อให้เกิด NADH
หนึ่ง acetyl ร่วมโมเลกุลประมวลผลในรอบ Krebs สามารถผลิตเอทีพี 1, 3 NADH 1 FADH 2และ 2 CO 2 เนื่องจากโมเลกุลของกลูโคสหนึ่งโมเลกุลสามารถแยกย่อยออกเป็น acetyl co-A ได้ 2 โมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลสามารถผลิต 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH 2และ 4 CO 2ผ่านวงจร krebs ต่อมาโมเลกุล NADH และ FADH 2จะเข้าสู่กระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเพื่อผลิต ATP
