Krebsův cyklus

Aerobní spalování živin – Krebsův cyklus

Krebsův cyklus je jedním z nejvýznamnějších biochemických cyklů v metabolismu živin. Jeho objev znamenal v minulém století velký převrat v pohledu na procesy v lidském organismu, není proto divu, že byl oceněn Nobelovou cenou. V následujícím článku se pokusím rozebrat nejen průběh a význam Krebsova cyklu, ale také děje, které jej následují, a procesy, jež mu předcházejí, jelikož pouze tak je možné ilustrovat skutečnou významnost této továrny na energii.

Princip spalování živin

Celý význam energetického metabolismu spočívá v tom, že za pomoci živin přijatých ze stravy vytvoříme molekuly ATP, tzn. energetická platidla, o kterých již bylo pojednáno v dřívějším článku. Molekuly ATP v organismu můžeme tvořit jednak anaerobním způsobem za současného vzniku kyseliny mléčné, ale především způsobem aerobním, tj. za přítomnosti kyslíku. V následujících odstavcích se však budeme věnovat pouze spalování aerobním způsobem, které sice není tak výkonné, aby krylo energetické potřeby velmi intenzivních sportovních aktivit, ale je podstatně efektivnější z celkového energetického pohledu, a proto díky němu fungujeme během dne nejvíce.

Klíčovým aspektem aerobního spalování je vytvoření acetyl-CoA, což je molekula vstupující do samotného Krebsova cyklu. Problémem však je skutečnost, že acetyl-CoA se ve stravě nevyskytuje a je třeba jej vytvořit z příslušných živin přijatých potravou. Další komplikací je fakt, že tuky, sacharidy a bílkoviny se svou strukturou značně odlišují, a proto nemůže být využita univerzální cesta, pomocí které by se acetyl-CoA tvořil. Rozlišujeme tedy dva degradační procesy živin, které vedou k vytvoření molekul acetyl-CoA1:

  • Rozklad sacharidů je založen na sledu reakcí známém jako glykolýza. Během glykolýzy je fosforylovaná glukóza postupně přeměna až na látku známou jako kyselina pyrohroznová. Kyselina pyrohroznová se následně degraduje až na acetyl-CoA, který vstupuje do Krebsova cyklu.
  • Rozklad tuků je naproti tomu založen na jejich beta-oxidaci. Z dlouhého řetězce původní mastné kyseliny se postupně odštěpují jednotlivé molekuly acetyl-CoA, který poté taktéž vstupuje do Krebsova cyklu.

1 Cesta vedoucí k energetickému využití bílkovin se trochu liší, jelikož rozpadem bílkoviny vzniká 20 proteinogenních aminokyselin, které se degradují různými způsoby. Ne všechny cesty proto vedou k acetyl-CoA, některé produkty rozkladu aminokyselin vedou již k intermediátům Krebsova cyklu.

 Krebsův cyklus

Po vytvoření acetyl-CoA z přijatých živin dochází k jeho reakci s oxalacetátem za vzniku kyseliny citrónové. Tím došlo k prvnímu z celkem osmi reakčních kroků Krebsova cyklu. Při následujících reakcích dochází postupně k rozložení původně přijatého acetyl-CoA na oxid uhličitý, který je vyloučen v rámci dýchacího traktu. V principu lze tedy říci, že všechen spálený podkožní tuk je vyloučen z organismu v rámci dýchání. Tento fakt však nelze interpretovat tím způsobem, že uměle zvýšená dechová frekvence vede k vyššímu pálení tuků – v takovém případě totiž koncentrace oxidu uhličitého ve výdechu klesá. Otázkou zůstává, proč je výhodné rozkládat acetyl-CoA na oxid uhličitý a vylučovat jej z organismu. Ve skutečnosti je to však značně důležité – během jednotlivých reakcí Krebsova cyklu dochází k vytvoření redukovaných koenzymů typu NADH2 a FADH23, které se následně účastní dalších procesů. Nehledě na tvorbu redukovaných koenzymů dochází k vytvoření makroergních fosfátů, v tomto případě však nikoliv ATP, nýbrž GTP4 (jehož úloha a funkce je však velmi podobná).Pamatujme si tedy, že z energetického hlediska Krebsův cyklus umožnil vytvoření GTP a následně redukovaných koenzymů NADH a FADH2.

2 Nikotinamidadenindinukleotid
3 Flavinadenindinukleotid
4 Guanosintrifosfát

Zdroj: www.galenus.cz

Jaké jsou další funkce Krebsova cyklu?

  • Tvorba vlastních aminokyselin – jednotlivé intermediáty, meziprodukty, Krebsova cyklu slouží k tvorbě neesenciálních aminokyselin, tj. například prolinu, serinu, kyseliny asparagové a dalších. Pokud tedy mluvíme o tom, že si organismus umí tvořit některé aminokyselin sám, máme tím na mysli syntézu na základě právě těchto meziproduktů.
  • Glukoneogeneze – oxalacetát, jeden z meziproduktů Krebsova cyklu, slouží jako substrát, na základě kterého může dojít k tvorbě glukózy, tedy glukoneogenezi.
  • Energetické využití přebytečných bílkovin – bílkoviny, které nejsou využity pro účely stavby tkání jsou využity jako zdroj energie. To je možné díky skutečnosti, že jednotlivé uhlíkaté zbytky aminokyselin mohou být přeměněny až na meziprodukty Krebsova cyklu a poté sloužit jako zdroj energie či substrát pro glukoneogenezi = tvorbu sacharidů (s výjimkou l-leucinu a l-lysinu, které vykazují čistě ketogenní charakter).

Energetický zisk

Molekuly NADH a FADH2, následně vstupují do procesu známého jako oxidativní fosforylace. Během oxidativní fosforylace dochází k uvolnění protonů a elektronů z původně vzniknutých redukovaných koenzymů. Vzniklé protony vedou ke vzniku značné elektrochemické energie, která v konečném důsledku vede k tvorbě značného množství ATP. Odpadním produktem oxidativní fosforylace je voda.

Comments:0

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *