CYKL KREBSA JAKO

NAJWAŻNIEJSZY PROCES

KOMÓRKOWY

To tzw. Cykl kwasu cytrynowego jako

najważniejszy proces kataboliczny na

poziomie komórkowym.

Cel cyklu Krebsa

Wytworzenie energii w postaci ATP

Ciekawostka :
Jeden obrót cyklu Krebsa jest w

stanie wytworzyć maksymalnie 12
cząsteczek ATP.

Zadanie do wykonania

 Zużycie acetylo-SCoA powstałego w II etapie

tlenowego wytwarzania ATP (tj w procesie
oksydacyjnej dekarboksylacji pirogronianu oraz w
procesie Boksydacji)

 Przenosi on atomy wodoru z acetylo-SCoA oraz wody

na NAD i FAD (koenzymy) tak tworzą się substraty
NADH i FADH

2

dla łańcucha oddechowego.

Praca tlenowa mięśni zależy od

prędkości maksymalnej z jaką może

zachodzić obrót cyklu Krebsa.

Przebieg cyklu Krebsa 

1 reakcja synteza cytrynianu

 Syntaza cytrynianowa katalizuje syntezę cytrynianu

ze szczawiooctanu, acetylo-SCoA i wody

 Energia do tej reakcji pochodzi z wiązania

tioestrowego

 Reakcja hamowana allosterycznie im więcej ATP

(mięsień w spoczynku), tym mniejsza synteza
cytrynianu.

2 reakcja izomeryzacja cytrynian –

izocytrynian

 Reakcja 2etapowa – przekształcenie cytrynianu w

izocytrynian poprzez odłączenie i przyłączenie
cząsteczki wody

 Akonitaza – enzym katalizujący

3 reakcja odwodorowanie i dekarboksylacja izocytrynianu



Najpierw następuje dehydrogenacja (odwodorowanie) z
izocytrynianu cząsteczki wodoru przez NAD



Następnie dekarboksylacja CO

2



W efekcie powstaje kwas α ketoglutarowy



Enzym katalizujący to dehydrogenaza izocytrynianowa

3 reakcja odwodorowanie i dekarboksylacja

izocytrynianu

 Reakcja nieodwracalna

 Główny punkt kontroli szybkości całego cyklu Krebsa

 Szybkość większa gdy:

• Stosunek ADP do ATP jest większy (podczas wysiłku)

• Stosunek NAD do NADPH jest większy – czyli

podczas dobrego dostępu tlenu do łańcucha

oddechowego

4 reakcja oksydacyjna dekarboksylacja α-ketoglutaranu

 α-ketoglutaran ulega:

– Odwodorowaniu
– Dekarboksylacji
– Połączeniu z koenzymem A

 Reakcja katalizowana przez kompleks trzech enzymów:

– Dehydrogenazy α-ketoglutaranowej
– Bursztynylotransferazy
– Dehydrogenazy amidu kwasu liponowego

 Kompleks potrzebuje 3 koenzymów: wit.B1, B2, amidu kwasu

liponowego

 Szybkość reakcji hamowana małą dostępnością tlenu do łańcucha

oddechowego

5 reakcja zamiana bursztynylo-SCoA w bursztynian

 Rozerwanie tioestrowego wiązania umożliwia przyłączenie jonu

fosforanowego do cząsteczki GDP powstaje wysokoenergetyczny
związek GTP podobny do ATP

 Dla sprawnego funkcjonowania tej reakcji niezbędny jest GDP, który

otrzymywany jest w reakcji:

 Zatem zależy od aktywności enzymu difosfokinazy nukleotydów.

6 reakcja utlenianie bursztynianu

 Enzym katalizujący dehydrogenaza bursztynianowa
 Atomy wodoru FADH

2

są przekazywane na łańcuch

oddechowy

7 reakcja uwodnienie fumaranu

 Fumaran przyłącza cząsteczkę wody i powstaje jabłczan

8 reakcja utlenienie jabłczanu i powstanie szczawiooctanu

 Szybką produkcję szczawiooctanu gwarantuje mniejsze

stężenie NADH a większe NAD (przy dobrym dostępie tlenu do
łańcucha oddechowego)

 Wytworzony szczawiooctan jest metabolitem do syntezy

cytrynianu w kolejnym obrocie cyklu Krebsa

Regulacja cyklu Krebsa 

Szybkość cyklu Krebsa zależy od:

 Ilości mitochondriów

 Ilości enzymów katalizujących reakcje cyklu

Krebsa

 Stosunku ATP/ADP

 Stosunku NADH/NAD

 Dostępności substratów

 Przy wysokim stężeniu ATP i małym stężeniu ADP (w czasie

spoczynku) szybkość reakcji cyklu Krebsa przebiega powoli

 Przy niskim stężeniu ATP i dużym stężeniu ADP (w czasie

wykonywania pracy mięśniowej) szybkość cyklu Krebsa jest
większa choć nie zawsze

 Zależy ona od stosunku stężenia NAD do NADH (czyli

działania łańcucha oddechowego)

 Przy dużym stężeniu NADH i małym NAD działanie cyklu

Krebsa jest wolniejsze mimo dużego stężenia ATP (tj podczas
wysiłku statycznego- gdzie komórki mięśniowe zużywają ATP
lecz łańcuch oddechowy nie działa sprawnie ponieważ
dostępność tlenu przy takim wysiłku jest ograniczona)

Szybkość cyklu Krebsa zależy od

dostępności substratów:

Szczawiooctanu

Acetylo-CoA

Dostępność szczawiooctanu

 Szczawiooctan powstaje w reakcji karboksylacji pirogronianu
 Źródłem pirogrogronianu jest proces glikolizy (beztlenowy

rozkład glukozy)

 Innym źródłem są aminokwasy dostarczane z pokarmem:

• Glutaminian
• Asparaginian
• Alanina
• Kwasy karboksylowe owoców (kw. jabłkowy, kw.

Cytrynowy)

Dostępność acetylo-CoA zależy od:

 Procesu rozkładu glikogenu mięśniowego (najszybszy)

aktywowany przez jony Ca

 Procesu glukoneogenezy w wątrobie (wolniejszy, gdyż

najpierw glukoza musi być wytworzona przez wątrobę,
następnie transportowana przez krew do mięśni a na końcu
wykorzystana do pracy mięśniowej zużywając przy tym ATP)

 Procesu rozkładu kwasów tłuszczowych i glicerolu

(najwolniejszy, gdyż zależy od produkcji hormonów np.
insulina hamuje proces lipolizy)

WNIOSEK: metabolizm cukrów ponad dwukrotnie jest

szybszy od metabolizmu tłuszczu

Efekt energetyczny cyklu

Krebsa

Na osiem reakcji cyklu Krebsa cztery reakcje

katalizowane przez dehydrogenazy, które
posiadają koenzymy NAD (3) i FAD (1) – a w
wyniku przemian powstają NADH (3) i FADH (1)
oraz GTP (1). Sumarycznie wygląda to
następująco:

Jak działa łańcuch oddechowy?

 W błonie wewnętrznej są kompleksy enzymów

działające jak napędzone pompy jonowe – które
przenoszą elektrony wodoru (np. z cyklu Krebsa)
w reakcji redox od NADH i FADH do tlenu

 Kompleks I, III, IV przepompowują jony wodorowe

z matrix do przestrzeni gdzie następuje duże
stężenie H

 Różnica stężeń powoduje napływ H od większego

stężenia do mniejszego przez kanały syntazy ATP
tak zachowana jest maksymalna wydajność
łańcucha

 Ciekawostka:

• Jony H często powracają do matrix bezproduktywnie

przez zmienione fragmenty błony (tj działanie wolnych
rodników, toksyn, leków)

• Nie cały tlen jest zużywany – część tlenu wchodzi w

reakcje wytwarzania wolnych rodników