Гликолиз и цикл лимонной кислоты

Гликолиз и цикл лимонной кислоты являются центральными катаболическими путями, которые окисляют углерод, полученный из глюкозы, запасая энергию в виде АТФ и восстановленных переносчиков электронов.

Definition

Гликолиз — это цитозольный путь, который превращает одну молекулу глюкозы в две молекулы пирувата с чистым образованием АТФ и НАДН; цикл лимонной кислоты — это митохондриальный путь, который окисляет ацетильную группу ацетил-КоА до диоксида углерода, генерируя НАДН, ФАДН2 и ГТФ.

Scope

Эта тема охватывает десять реакций гликолиза от глюкозы до пирувата, окислительное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА и восемь реакций цикла лимонной кислоты, включая их чистый выход энергии, их ключевые регулируемые стадии и их роли как путей, производящих энергию, так и путей, поставляющих биосинтетические предшественники.

Core questions

• Каковы фазы энергетических затрат и энергетической отдачи гликолиза?
• Как пируват связан с циклом лимонной кислоты?
• Каковы чистые продукты одного оборота цикла лимонной кислоты?
• Какие этапы регулируются и почему?

Key theories

Цикл лимонной кислоты

Кребс вывел циклическую серию реакций, которая регенерирует оксалоацетат, одновременно окисляя ацетильные единицы, объясняя, как клетки полностью окисляют углеродное топливо и восстанавливают переносчики электронов для последующего синтеза АТФ.

Mechanisms

В гликолизе глюкоза фосфорилируется и расщепляется на две трех-углеродные единицы, которые окисляются и дефосфорилируются до пирувата, давая в итоге две молекулы АТФ и две молекулы НАДН путем субстратного фосфорилирования. Пируватдегидрогеназа превращает пируват в ацетил-КоА. В цикле лимонной кислоты ацетил-КоА конденсируется с оксалоацетатом; последовательные окисления и декарбоксилирования высвобождают две молекулы диоксида углерода и производят три молекулы НАДН, одну молекулу ФАДН2 и одну молекулу ГТФ за один оборот, одновременно регенерируя оксалоацетат.

Clinical relevance

Эти пути являются каноническими примерами метаболических реакционных сетей, изучаемых в химии и метаболической инженерии; их промежуточные продукты также используются в биосинтезе. Изложение является описательным и не предписывающим.

History

Гликолиз был выяснен в 1930-х годах Эмбденом, Мейергофом и Парнасом, в честь которых иногда называют этот путь; Кребс опубликовал цикл лимонной кислоты в 1937 году, завершив картину того, как топливо окисляется до диоксида углерода с сохранением энергии в восстановленных кофакторах.

Key figures

• Hans Krebs
• Gustav Embden
• Otto Meyerhof
• Jakub Karol Parnas

Seminal works

• krebs1937
• nelson2021

Frequently asked questions

Требует ли гликолиз кислорода?

Нет; сам гликолиз является анаэробным, производя пируват, АТФ и НАДН без кислорода, хотя судьба пирувата и реокисление НАДН зависят от наличия кислорода.

Почему цикл лимонной кислоты называется циклом?

Потому что его конечная реакция регенерирует исходную молекулу оксалоацетата, позволяя пути принимать другую ацетильную группу и непрерывно функционировать.