Il ciclo di Krebs è aerobico o anaerobico, una domanda molto delicata. Poiché il ciclo di Krebs stesso non richiede ossigeno ma in assenza di ossigeno il processo verrà interrotto. Quindi qui scopriremo la risposta del ciclo di Krebs aerobico o anaerobico.
Il processo del ciclo di Krebs non richiede alcuna molecola di ossigeno stessa. Ma dopo aver terminato quando la molecola riducente subisce la catena di trasporto degli elettroni, O2 funge da ultimo accettore di elettroni. In assenza di O2 l'intero processo insieme al ciclo di Krebs sarebbe bloccato. Ecco perché sebbene il ciclo di Krebs non richieda O2 di per sé, è un processo di respirazione aerobica.
Famoso biologo, biochimico tedesco Sir Hans Adolf Krebs ed William Artur Johnson identificato per la prima volta il processo nel 1937. Secondo il nome di Sir HA Krebs, il processo è chiamato ciclo di Krebs. Il ciclo è anche noto come Ciclo dell'acido citrico perché all'inizio di questo processo l'acetil-CoA reagisce con l'ossalacetato e produce acido citrico.
L'acido citrico (molecola a 6 atomi di carbonio) contiene tre gruppi carbossilici (-COOH). Questo è il motivo per cui il ciclo è anche chiamato ciclo TCA o ciclo dell'acido tricarbossilico. Il ciclo di Krebs è composto da 8 reazioni mediate da enzimi. Gli enzimi coinvolti nel ciclo di Krebs sono Citrato sintasi, aconitasi, isocitrato deidrogenasi, α-chetoglutarato, succinil-CoA sintetasi, succinato deidrogenasi, fumarasi, malato deidrogenasi, ecc.
Oltre a piccole quantità di energia Il ciclo di Krebs produce riducenti che successivamente partecipano al processo di fosforilazione ossidativa. Dopo aver completato un ciclo 3 molecole di NADH, 1 molecola FADH2, 1 molecola GTP (o ATP), 2 molecole di CO2 sono prodotti.
Il ciclo di Krebs è aerobico o anaerobico da Wikimedia Commons
Il ciclo di Krebs si verifica nella respirazione anaerobica?
Sebbene il ciclo di Krebs non richieda ossigeno, è esclusivamente un metodo di respirazione aerobica.
In respirazione anaerobica processo, il primo passo è lo stesso del processo di respirazione aerobica, cioè la glicolisi. Nel processo di glicolisi la molecola di zucchero si rompe nella molecola di 3 atomi di carbonio piruvato (C3H4O3) e produce energia (2 ATP). Dopo che nel processo anaerobico per assenza di ossigeno, il riducente NADH non subisce fosforilazione ossidativa e anche il processo del ciclo di Krebs sarebbe ostacolato. Per questo motivo il ciclo di Krebs non avviene in modalità anaerobica.
Invece del ciclo di Krebs dopo il processo di glicolisi in modalità anaerobica, le molecole subiscono un processo di produzione di acido lattico o di fermentazione alcolica e rilasciano piccole quantità di ATP (2 ATP).
Nella produzione di acido lattico la molecola di zucchero subisce prima la glicolisi e si converte in tre molecole di carbonio piruvato (C3H4O3) dopodiché si rompe di nuovo per produrre acido lattico ed energia.
C6H12O6 → C3H6O3 + energia (2ATP)
Nel processo di fermentazione alcolica la molecola di zucchero subisce la glicolisi e si converte in piruvato a tre molecole di carbonio (C3H4O3), dopodiché si rompe e si converte in alcol (Etanolo) e produce energia e anidride carbonica (CO2).
C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + energia (2ATP)
Fasi del ciclo di Krebs
La glicolisi è il primo passo nel processo di respirazione dopo il quale il piruvato prodotto entra nella matrice mitocondriale e viene ossidato. Dopo aver rilasciato un gruppo carbossilico sotto forma di anidride carbonica, si converte in acetil-CoA. L'acetil-CoA è l'unica molecola che entra inizialmente nel processo del ciclo di Krebs. Il Il ciclo di Krebs procede seguendo diversi passaggi.
- Condensazione tra acetil-CoA e ossalacetato
- Isomerizzazione dell'acido citrico
- Decarbossilazione dell'ispcitrato
- Decarbossilazione ossidativa dell'α-chetoglutarato
- succinil-CoA a succinare
- Disidratazione del succinato
- Idratazione del fumarato
- Deidrogenazione di L-malato
Il ciclo di Krebs è aerobico o anaerobico da Wikimedia Commons
Condensazione tra acetil-CoA e ossalacetato
All'inizio l'acetil-CoA prodotto dall'ossidazione del piruvato era associato all'ossalacetato (OAA). È una reazione irreversibile in cui la citrato sintasi coinvolge e forma citrato e coA.
Isomerizzazione dell'acido citrico
È una reazione reversibile in due fasi in cui l'enzima aconitasi provoca la disidratazione del citrato e lo converte in cis-aconitasi. Successivamente alla fase la cis-aconitasi subisce una reidratazione e forma isocitrato.
Decarbossilazione dell'isocitrato
È anche una reazione in due fasi. Inizialmente l'enzima isocitrato deidrogenasi converte l'isocitrato in ossalosuccinato e NAD+ in NADH.
Nella seconda fase la decarbossilazione è facilitata convertendo l'ossalosuccinato in α-chetoglutarato e rilasciando 1 molecola di CO2.
Decarbossilazione ossidativa dell'α-chetoglutarato
Proprio come il passaggio precedente, è anche una reazione di ossidoriduzione. È una reazione irreversibile in cui l'α-chetoglutarato deidrogenasi rilascia un gruppo carbossilico o 1 molecola di CO2 e converte l'α-chetoglutarato in succinil-CoA. In questa reazione viene prodotta 1 molecola di NADH.
Succinil-CoA per succinare
È l'unico passaggio che provoca la fosforilazione del guanosina difosfato e produce molecole di GTP. Questo passaggio è facilitato dall'enzima succinil-CoA sintasi che converte il succinil-CoA in succinato e produce GTP.
Disidratazione del succinato
In questa fase succinato deidrogenasi, succinato deidrogenato nel
fumarato. In questa reazione il FAD funge da accettore di elettroni e si converte in FADH2. Subisce la catena di trasporto degli elettroni e alla fine produce 2 molecole di ATP.
Idratazione del fumarato
È una reazione reversibile. L'enzima fumarasi idrata il fumarato e lo converte in L-malato.
Deidrogenazione di L-malato
È anche una reazione di ossidoriduzione, in cui è coinvolta la L-malato deidrogenasi. La L-malato deidrogenasi coverus L-malato in ossalacetato e converte anche il NAD+ in NADH riducente. È l'ultimo passaggio del ciclo successivo. Il NADH partecipa al meccanismo della catena di trasporto degli elettroni e produce energia. L'ossalacetato consente la ripetizione del ciclo ancora una volta con l'associazione di acetil-coA.
Per saperne di più leggi il nostro articolo su Esempi di trasporto attivo: primario, secondario con spiegazioni
Il ciclo di Krebs è la fosforilazione ossidativa?
Nel processo di respirazione aerobica l'intero meccanismo subisce la fosforilazione ossidativa nell'ultimo passaggio e rilascia energia rompendo i legami. In questo processo il NADH si converte in NAD e la molecola di ossigeno funge da ultima molecola accettore di elettroni.
Il ciclo di Krebs non è il processo di fosforilazione ossidativa, entrambi sono diversi l'uno dall'altro. La fosforilazione ossidativa avviene alla fine del processo del ciclo di Krebs. Dove il ciclo di Krebs produce anidride carbonica o CO2, Adenosina trifosfato o ATP e riducente NADH (Nicotinamide adenina dinucleotide) e FAD (Flavin adenin dinucleotide). Il processo di fosforilazione ossidativa produce molecole di energia o ATP riducendo l'NADH in NAD.
Processo di fosforilazione ossidativa da Wikimedia Commons
Il ciclo di Krebs è catabolico o anabolico?
I processi metabolici in cui molecole complesse si scompongono e si convertono in unità più piccole e il rilascio di energia sono reazioni cataboliche. Il processo metabolico è una reazione che richiede energia, in cui molecole complesse sono costruite utilizzando unità molecolari più piccole.
Nel ciclo di Krebs si vede che dall'ossidazione di acetil-CoA, GTP, NADH, FADH2, ecc. produce proprio una reazione catabolica. D'altra parte gli intermedi (citrato, α-chetoglutarato, succinato) di questa reazione sono utilizzati in diversi meccanismi di costruzione di molecole complesse, come le reazioni anaboliche. Significa che il ciclo di Krebs ha sia proprietà cataboliche che anaboliche, ecco perché si chiama reazione anfibolica. Quale processo metabolico contiene sia reazioni anaboliche che reazioni cataboliche, sono note come reazioni anfiboliche.
Il ciclo di Krebs fa parte della fotosintesi?
Il ciclo di Krebs non fa parte del processo di fotosintesi. Il ciclo di Krebs ne fa parte respirazione cellulare processo, dove si verifica nella matrice mitocondriale della cellula.
Nel processo di fotosintesi c'è un processo biochimico chiamato Ciclo di Calvin o ciclo C3, che si verifica nel cloroplasto della pianta. Questo processo converte CO2 o anidride carbonica in zucchero o molecole di glucosio (C6H12O6).
Per saperne di più leggi il nostro articolo su Differenza tra cromosomi di cellule animali e vegetali: analisi comparativa su struttura, funzione e fatti
Nel complesso possiamo dire che il ciclo di Krebs è una delle reazioni anfiboliche più importanti nel processo di respirazione aerobica.
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