19.5:

19.5: מחזור חומצת לימון: פלט

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

The Citric Acid Cycle: Output

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

19.4: The Citric Acid Cycle: Overview

Next Video

19.6: Electron Transport Chain: Complex I and II

7,844 Views

•

01:28 min

•

May 22, 2025

Overview

מחזור חומצת הלימון מכונה מסלול אמפיבולי מכיוון שהוא פועל הן מבחינה אנבולית והן מבחינה קטבולית. התגובות המחזוריות מאזנות את שטף הסובסטרטים כדי לספק ריכוז אופטימלי של NADH ו-ATP לתא.

ויסות מחזור חומצת לימון

מחזור חומצת הלימון מווסת במספר דרכים, כולל עיכוב משוב, ויסות פעילויות אנזימים ומסלולים אנפלרוטיים או קטפלרוטיים.

המצע העיקרי של מחזור TCA – אצטיל CoA – מיוצר על ידי פעולה של קומפלקס פירובט דהידרוגנאז (PDH). כאשר הוא מיוצר בעודף, אצטיל CoA יכול לעכב את קומפלקס PDH. בנוסף, הריכוז הגבוה של מוצרים, NADH ו- ATP יכול גם לעכב מאוד את הפעילות המורכבת PDH, ולאחר מכן לעכב את מחזור חומצת לימון.

באופן דומה, האנזימים ציטראט סינתאז, איזוציטראט דהידרוגנאז ו-ɑ-קטוגלוטרט דהידרוגנאז עשויים לעבור ויסות אלוסטרי באמצעות מוצרים ותרכובות ביניים, כגון NADH, ATP ו-CoA סוקסיניל, שנוצרו במהלך מחזור TCA.

מיחזור מתווכי מחזור TCA

במקרה של ייצור עודף, מתווכי מחזור TCA מנותבים למסלולים אחרים באמצעות תהליך הנקרא קטפלרוזיס, שם הם פועלים כמבשרי ביוסינתזה. מתווכים מסופקים אלה נקראים מולקולות קטפלרוטיות. עם זאת, בתנאים של זמינות מוגבלת, מחזור TCA יכול לקבל את מטבוליטי הביניים ממסלולים אחרים כדי לשמור על המחזור פועל. מנגנון זה נקרא אנפלרוזיס, והתרכובות המסופקות נקראות מולקולות אנפלרוטיות.

Transcript

המטרה העיקרית של מחזור חומצת לימון היא להפיק אנרגיה מהאלקטרונים שנקצרו ממולקולות סוכר כמו גלוקוז.

עם הכניסה למחזור חומצת לימון, אצטיל-CoA עובר סדרה של תגובות ומאבד את קבוצת האצטיל שלו כפחמן דו חמצני.

במהלך שלבי החמצון של המחזור, האלקטרונים מועברים ל-NAD⁺, ויוצרים NADH.

GTP המיוצר מהמרה של succinyl-CoA ל succinate מומר בקלות ATP.

בתגובה הבאה, האלקטרונים מחמצון סוקצינאט משמשים להפחתת FAD ל-FADH₂.

לפיכך, כל סיבוב של מחזור TCA מייצר שתי מולקולות_CO2, שלוש NADH, FADH₂ אחד ו-ATP אחד.

המחזור חייב להסתובב פעמיים מכיוון שחמצון של כל מולקולת גלוקוז מייצר שני פירובטים.

לכן, עבור כל מולקולת גלוקוז מחומצנת, מחזור חומצת הלימון מייצר ארבע מולקולות_CO2, שש NADH, שתי FADH₂ ושתי מולקולות ATP.

הקואנזימים – NADH ו-FADH₂ – הנוצרים ממחזור TCA מנוצלים במהלך זרחן חמצוני כדי לייצר יותר ATP.

Key Terms and definitions

Citric Acid Cycle - Crucial metabolic pathway that breaks down acetyl coA to produce ATP & NADH.
Amphibolic Pathway - A biological pathway serving both catabolic and anabolic processes.
Pyruvate Dehydrogenase (PDH) Complex - Enzyme complex converting pyruvate into acetyl CoA.
Anaplerosis - Process by which intermediates (anaplerotic molecules) are replenished in the Citric Acid Cycle.
Cataplerosis - Process where excess TCA cycle intermediates (cataplerotic molecules) are diverted for other biosynthetic pathways.

Learning Objectives

Define Citric Acid Cycle – Explain the roles and functions it plays in energy production (e.g., Citric Acid Cycle).
Contrast Anaplerosis Vs. Cataplerosis – Explain key differences and roles in the Citric Acid Cycle (e.g., Anaplerosis).
Explore PDH Complex – Discuss how it contributes to the Citric Acid Cycle (e.g., Pyruvate Dehydrogenase Complex).
Explain the Amphibolic nature of the TCA cycle - A short description of how it supports both breakdown and synthesis processes.
Apply in Context – Discuss the relevance of this cycle in overall cellular metabolism.

Questions that this video will help you answer

What is the Citric Acid Cycle and how does it contribute to ATP production?
How is Pyruvate Dehydrogenase (PDH) Complex regulated in the Citric Acid Cycle?
What are Anaplerosis and Cataplerosis in relation to the Citric Acid Cycle?

This video is also useful for

Biology Students – Understand the Citric Acid Cycle and its importance in metabolism.
Educators – Provides a clear framework for teaching biological metabolic pathways like the Citric Acid Cycle.
Researchers – Crucial for studies on cell metabolism and energy production mechanisms.
Biochemistry Enthusiasts – Offer insights into significant biological processes and pathways.