19.5:

19.5: Cykl kwasu cytrynowego: wyjście

The Citric Acid Cycle: Output

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.

19.4: The Citric Acid Cycle: Overview

19.6: Electron Transport Chain: Complex I and II

7,854 Views

•

01:28 min

•

May 22, 2025

Overview

Cykl kwasu cytrynowego jest określany jako szlak amfiboliczny, ponieważ działa zarówno anabolicznie, jak i katabolicznie. Reakcje cykliczne równoważą przepływ substratów, aby zapewnić optymalne stężenie NADH i ATP w komórce.

Regulacja cyklu kwasu cytrynowego

Cykl kwasu cytrynowego jest regulowany na kilka sposobów, w tym hamowanie sprzężenia zwrotnego, regulacja aktywności enzymów i związane z tym szlaki anaplerotyczne lub kataplerotyczne.

Podstawowy substrat cyklu TCA – acetylo-CoA – jest wytwarzany przez działanie kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej (PDH). Wytwarzany w nadmiarze acetylo-CoA może hamować kompleks PDH. Ponadto wysokie stężenie produktów, NADH i ATP, może również silnie hamować aktywność kompleksu PDH, a następnie hamować cykl kwasu cytrynowego.

Podobnie enzymy syntaza cytrynianowa, dehydrogenaza izocytrynianowa i dehydrogenaza ɑ-ketoglutaranu mogą podlegać regulacji allosterycznej za pośrednictwem produktów i związków pośrednich, takich jak NADH, ATP i sukcynylo-CoA, wytwarzanych podczas cyklu TCA.

Recykling półproduktów cyklu TCA

W przypadku nadmiernej produkcji produkty pośrednie cyklu TCA są kierowane do innych szlaków w procesie zwanym kataplerozą, gdzie działają jako prekursory biosyntezy. Te dostarczane produkty pośrednie nazywane są cząsteczkami kataplerotycznymi. Jednak w warunkach ograniczonej dostępności cykl TCA może przyjmować metabolity pośrednie z innych szlaków, aby utrzymać cykl. Mechanizm ten określa się mianem anaplerozy, a dostarczane związki nazywane są cząsteczkami anaplerotycznymi.

Transcript

Głównym celem cyklu kwasu cytrynowego jest wytwarzanie energii z elektronów zebranych z cząsteczek cukru, takich jak glukoza.

Po wejściu w cykl kwasu cytrynowego acetylo-CoA przechodzi szereg reakcji, tracąc swoją grupę acetylową w postaci dwutlenku węgla.

Podczas etapów utleniania cyklu elektrony są przenoszone do NAD⁺, generując NADH.

GTP wytwarzany w wyniku konwersji sukcynylo-CoA do sukcynianu jest łatwo przekształcany w ATP.

W następnej reakcji elektrony z utleniania bursztynianu są wykorzystywane do redukcji FAD do FADH₂.

W ten sposób każdy obrót cyklu TCA generuje dwie cząsteczki CO₂, trzy NADH, jedną FADH₂ i jedną ATP.

Cykl musi przebiegać dwa razy, ponieważ utlenianie każdej cząsteczki glukozy generuje dwa pirogroniany.

Dlatego na każdą utlenioną cząsteczkę glukozy cykl kwasu cytrynowego generuje cztery cząsteczki CO₂, sześć NADH, dwie FADH₂ i dwie cząsteczki ATP.

Koenzymy – NADH i FADH₂ – generowane w cyklu TCA są wykorzystywane podczas fosforylacji oksydacyjnej do produkcji większej ilości 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.

Tags

Cykl kwasu cytrynowego szlak amfiboliczny NADH ATP regulacja hamowanie sprzężenia zwrotnego aktywność enzymów acetylo-CoA dehydrogenaza pirogronianowa syntaza cytrynianowa dehydrogenaza izocytrynianowa dehydrogenaza α-ketoglutaranu katapleroza anapleroza cząsteczki kataplerotyczne cząsteczki anaplerotyczne