19.5: Цикл лимонной кислоты: выход

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.

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 молекулыСО2, 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.