19.5:

19.5: Цикл лимонной кислоты: выход

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

7,854 Views

•

01:28 min

•

May 22, 2025

Overview

Цикл лимонной кислоты называется амфиболическим путем, поскольку он действует как анаболически, так и катаболически. Циклические реакции уравновешивают поток субстратов для обеспечения оптимальной концентрации НАДН и АТФ в клетке.

Регулирование цикла лимонной кислоты

Цикл лимонной кислоты регулируется несколькими способами, включая ингибирование обратной связи, регуляцию активности ферментов и связанные с ними анаплеротические или катаплеротические пути.

Первичный субстрат цикла ТСА — ацетил КоА — образуется под действием комплекса пируватдегидрогеназы (ПДГ). При избыточном производстве ацетил КоА может ингибировать комплекс ФДГ. Кроме того, высокая концентрация продуктов, НАДН и АТФ также могут сильно ингибировать активность комплекса ПДГ, впоследствии ингибируя цикл лимонной кислоты.

Аналогичным образом, ферменты цитратсинтаза, изоцитратдегидрогеназа и ɑ-кетоглутаратдегидрогеназа могут подвергаться аллостерической регуляции через продукты и промежуточные соединения, такие как НАДН, АТФ и сукцинилКоА, образующиеся в течение цикла ТСА.

Переработка промежуточных продуктов цикла ТСА

В случае избыточной продукции промежуточные продукты цикла ТСА направляются в другие пути через процесс, называемый катаплерозом, где они действуют как предшественники биосинтеза. Эти поставляемые промежуточные продукты называются катаплеротическими молекулами. Тем не менее, в условиях ограниченной доступности, цикл ТСА может принимать промежуточные метаболиты из других путей для поддержания цикла. Этот механизм называется анаплерозом, а поступающие соединения – анаплеротическими молекулами.

Transcript

Основной целью цикла лимонной кислоты является генерация энергии из электронов, полученных из молекул сахара, таких как глюкоза.

Вступая в круговорот лимонной кислоты, ацетил-КоА проходит через ряд реакций, теряя свою ацетильную группу в виде углекислого газа.

На окислительных стадиях цикла электроны переносятся в NAD⁺, образуя NADH.

ГТФ, полученный в результате преобразования сукцинил-КоА в сукцинат, легко превращается в АТФ.

В следующей реакции электроны от окисления сукцината используются для восстановления FAD до FADH₂.

Таким образом, на каждом витке цикла ТСА образуются две молекулы_СО2, три НАДН, одна FADH2 и одна АТФ.

Цикл должен повторяться дважды, так как при окислении каждой молекулы глюкозы образуются два пирувата.

Таким образом, на каждую окисленную молекулу глюкозы в цикле лимонной кислоты образуются четыре молекулы CO₂, шесть NADH, две молекулы FADH₂ и две молекулы АТФ.

Коферменты — NADH и FADH₂, образующиеся в цикле TCA, используются во время окислительного фосфорилирования для производства большего количества АТФ.

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.