2.1.3 Kreb's Cycle


ครูไวยุ์

 วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle)  
   Tricarboxylic acid cycle (TCA cycle), the Krebs cycle, or the Szent-Györgyi–Krebs cycle — is a series of chemical reactions used by all aerobic organisms to generate energy through the oxidization of acetate derived from carbohydrates, fats and proteins into carbon dioxide. 

    เป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกิดในสิ่งมีชีวิตที่หายใจแบบใช้ออกซิเจน โดยการสลายโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน เป็นคาร์บอนไดออกไซด์

    In eukaryotic cells, the citric acid cycle occurs in the matrix of the mitochondrion. Bacteria also use the TCA cycle to generate energy, but since they lack mitochondria, the reaction sequence is performed in the cytosol with the proton gradient for ATP production being across the plasma membrane rather than the inner membrane of the mitochondrion.

    ในเซลล์ยูคาริโอต วัฏจักรซิตริกเกิดขึ้นที่เมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย ในแบคทีเรียก็ใช้วัฏจักร TCA ในการสร้างพลังงาน แต่แบคทีเรียไม่มีไมโทคอนเดรีย ปฏิกิริยาจึงก่อตัวที่ไซโทซอล ด้วยความแตกต่างของโปรตอนในการสร้างพลังงานที่เยื่อหุ้มเซลล์แทนที่เป็นเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรีย

     The components and reactions of the citric acid cycle were established in the 1930s by seminal work from the Nobel laureates Albert Szent-Györgyi and Hans Adolf Krebs.

  กลไกและกระบวนการเกิดปฏิกิริยาในวัฏจักรกรดซิตริกถูกค้นพบโดย Albert Szent-Györgyi and Hans Adolf Krebs และทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 1930 


     ผลิตภัณฑ์จากกระบวนการออกซิเดทีฟดีคาร์บอกซิเลชันของไพรูเวท หรือ กระบวนการสร้างอะซิติล โคเอ ได้ อะซิติล โคเอ 2 โมเลกุล CO2 2 โมเลกุล และ NADH  2 โมเลกุล  ซึ่ง อะซิติล โคเอ จะนำมาเป็นวัตถุดิบเข้าสู่กระบวนการในวัฎจักรเครบส์ ซึ่งมี 8 ขั้นตอน ดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 คาร์บอน 2 อะตอมของแอซีติล โคเอ เข้ามาในวัฏจักรโดยเกิดการรวมของหมู่แอซีติล กับออกซาโลแอซีเตตโดยใช้เอนไซม์ซิเตรต ซินเทส (citrate synthase)  เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้ผลผลิตเป็น ซิเตรต (citrate) และ Co A

ขั้นตอนที่ 2 ซิเตรตเปลี่ยนไปเป็น isomer ของมันคือไอโซซิเตรต (isocitrate) โดยใช้เอนไซม์อะโคนิเตส (aconitase) เป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยานี้เกิดเป็น 2 ขั้นตอนย่อย คือ ขั้นแรก เป็นปฏิกิริยาเอาน้ำออกไป 1 โมเลกุล กลายเป็น ซิสอะโคนิเตต (cis-aconitate) ก่อน (ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในเวลาสั้นมาก)  จากนั้น ซิสอะโคนิเตตจึงรวมตัวกับน้ำ 1 โมเลกุล เกิดเป็นไอโซซิเตรต (isocitrate)

ขั้นตอนที่ 3 เป็นขั้นตอนที่เกิดปฏิกิริยา decarboxy-lation คือให้แก๊ส CO2 โดยไอโซซิเตรตจะถูกออกซิไดซ์ไปเป็นแอลฟา-คีโตกลูตาเรต (alpha-ketoglutarate) และให้ CO2 ออกมา โดยใช้เอนไซม์ไอโซซิเตรต ดีไฮโดรจีเนส (isocitrate dehydrogenase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และขั้นตอนนี้มีการให้้อิเล็กตรอนกับ NAD+ กลายเป็น NADH 

ขั้นตอนที่ 4 ขั้นตอนนี้จะมีการให้ CO2 ออกมาอีก 1 โมเลกุล คือ แอลฟา-คีโตกลูตาเรตถูกออกซิไดซ์ ปล่อยหมู่ CO2 ออกมา และในขณะเดียวกัน โคเอนไซม์ เอเข้าไปแทนที่ี่ตรงตำแหน่งที่ CO2 หลุดออกไปเกิดเป็นซักซีนิล โคเอ (succinyl CoA) โดยใช้เอนไซม์แอลฟา-คีโตกลูตาเรต ดีไฮโดรจีเนส  (alpha-ketoglutarate dehydrogenase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ขั้นตอนนี้มีการให้อิเล็กตรอนกับ NAD+ กลายเป็น NADH

ขั้นตอนที่ 5 หมู่ CoA ของซักซีนิล โคเอ จะถูกแทนที่โดยหมู่ฟอสเฟต (Pi) ซึ่งพันธะนี้จะไม่อยู่ตัวจะส่งหมู่ฟอสเฟตต่อให้ GDP เกิดเป็น GTP และซักซีนิล โคเอ เปลี่ยนเป็นซักซีเนต (succinate) เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยานี้คือ ซักซีนิล โคเอ ซินทีเทส (succinyl CoA synthetase)

ขั้นตอนที่ 6 เอนไซม์ ซักซีเนต ดีไฮโดรจีเนส (succinate dehydrogenase) จะเปลี่ยนซักซิเนต ไปเป็น ฟูมาเรต (fumarate) ในปฏิกิริยารีดักชันนี้ ซักซิเนตจะให้ไฮโดรเจนแก่ FAD เกิดเป็น FADH2 ซึ่งเป็นตัวสะสมพลังงานเคมีไว้ในตัว

ขั้นตอนที่ 7 เป็นปฏิกิริยาเติมน้ำ 1 โมเลกุล ได้แก่ ฟูมาเรต ให้เปลี่ยนไปเป็น มาเลต (malate) โดยใช้เอนไซม์ ฟูมาเรส (fumarase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ขั้นตอนที่ 8 เป็นขั้นตอนสุดท้ายที่จะครบ 1 รอบของวัฏจักร คือเป็นการสร้างออกซาโลแอซีิเตต กลับคืนมาใหม่ มาเลตจะถูกออกซิไดซ์ให้เป็นออกซาโลแอซีิเตต ซึ่งเป็นสารตั้งต้น ที่จะไปรวมกับแอซีติิล โคเอตัวใหม่ เพื่อเข้ารอบใหม่ของวัฏจักรเครบส์ต่อไป ในขั้นตอนของการออกซิเดชันนี้ NAD+ จะถูกรีดิวซ์ให้เป็น NADH (เก็บพลังงานเคมีสะสมไว้ในตัว) ปฏิกิริยานี้เร่ง โดยเอนไซม์มาเลต ดีไฮโดรจีเนส (malate    dehydrogenase) 


ภาพแสดง วัฏจักรเครบส์ แสดงให้เห็นจำนวนคาร์บอนของสารตัวกลางต่างๆ
ในวัฏจักรเครบส์ ผลผลิตที่ได้จากวัฏจักรเครบส์ คือ CO2,NADH, FADH2
และ GTP ซึ่งจะเปลี่ยนเป็น ATP ต่อไป ปฏิกิริยาเหล่านี้
เกิดขึ้นส่วนในสุดของไมโทคอนเดรียที่เรียกว่า แมทริกซ์ (matrix)

ดู  VDO


สรุป กระบวนการวัฏจักรเครบส์

2(Acetyl-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O) ---> 2(3NADH+FADH2+GTP+2CO2+3H++CoA)





ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

สมัครสมาชิก: บทความ (Atom)