Is Krebs-cyclus aëroob of anaëroob: waarom, hoe?

by

Is de Krebs-cyclus aëroob of anaëroob, een zeer lastige vraag. Omdat de Krebs-cyclus zelf geen zuurstof nodig heeft, maar bij afwezigheid van zuurstof wordt het proces gestopt. Dus hier gaan we het antwoord vinden: Krebs-cyclus aëroob of anaëroob.

Het Krebs-cyclusproces vereist zelf geen zuurstofmolecuul. Maar nadat het is geëindigd wanneer het reductiemiddelmolecuul een elektronentransportketen ondergaat, O2 dient als de laatste elektronenacceptor. Bij afwezigheid van O2  het hele proces samen met de Krebs-cyclus zou worden vastgelopen. Dat is waarom hoewel Krebs-cyclus geen O . vereist2  zelf, het is een aëroob ademhalingsproces. 

Beroemde Duitse bioloog, biochemicus Sir Hans Adolf Krebs en Willem Arthur Johnson identificeerde het proces voor het eerst in 1937. Volgens de naam van Sir HA Krebs wordt het proces Krebs-cyclus genoemd. De cyclus staat ook wel bekend als Citroenzuurcyclus omdat aan het begin van dit proces het acetyl-CoA reageert met oxaalacetaat en citroenzuur produceert.

Het citroenzuur (6-koolstofmolecuul) heeft drie carboxylgroepen (-COOH) erin. Daarom wordt de cyclus ook wel TCA-cyclus of Tricarbonzuurcyclus genoemd. De Krebs-cyclus bestaat uit 8 door enzymen gemedieerde reacties. De enzymen die betrokken zijn bij de Krebs-cyclus zijn: Citraatsynthase, Aconitase, Isocitraatdehydrogenase, α-ketoglutaraat, Succinyl-CoA-synthetase, Succinaatdehydrogenase, Fumarase, Malaatdehydrogenase, enz. 

Naast kleine hoeveelheden energie Krebs-cyclus produceert reductanten die later deelnemen aan het oxidatieve fosforyleringsproces. Na het voltooien van één cyclus 3 moleculen NADH, 1 molecule FADH2, 1 molecule GTP (of ATP), 2 moleculen CO2 zijn geproduceerd. 

Is de Krebs-cyclus aëroob of anaëroob?

Is de Krebs-cyclus aëroob of anaëroob? oppompen van Wikimedia Commons

Komt de Krebs-cyclus voor bij anaërobe ademhaling?

Hoewel de Krebs-cyclus geen zuurstof nodig heeft, is het uitsluitend een aerobe ademhalingsmethode. 

In anaërobe ademhaling proces, is de eerste stap hetzelfde als het aërobe ademhalingsproces, dat wil zeggen glycolyse. Bij het glycolyseproces breekt het suikermolecuul in het 3-koolstofmolecuul pyruvaat (C3H4O3) en produceert wat energie (2 ATP). Daarna ondergaat het reductiemiddel NADH in een anaëroob proces vanwege de afwezigheid van zuurstof geen oxidatieve fosforylering en zou het Krebs-cyclusproces ook worden belemmerd. Om deze reden vindt de Krebs-cyclus niet plaats in anaërobe modus.

In plaats van de Krebs-cyclus na het glycolyseproces in anaërobe modus, ondergaan de moleculen een melkzuurproductie of een alcoholfermentatieproces en geven ze kleine hoeveelheden ATP (2 ATP) af.

Bij de productie van melkzuur ondergaat het suikermolecuul eerst glycolyse en wordt het omgezet in pyruvaat met drie koolstofatomen (C3H4O3), waarna het weer breekt om melkzuur en energie te produceren.

C6H12O6 → C3H6O3 + energie (2ATP)

Tijdens het alcoholfermentatieproces ondergaat het suikermolecuul glycolyse en wordt het omgezet in pyruvaat met drie koolstofatomen (C3H4O3), daarna breekt het en zet het om in alcohol (ethanol) en produceert energie en koolstofdioxide (CO2). 

C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + energie (2ATP) 

Krebs-cyclusstappen

Glycolyse is de eerste stap in het ademhalingsproces waarna het geproduceerde pyruvaat in de mitochondriale matrix komt en wordt geoxideerd. Na het vrijgeven van een carboxylgroep als koolstofdioxide, wordt het omgezet in acetyl-CoA. Het acetyl-CoA is het enige molecuul dat in eerste instantie in het Krebs-cyclusproces komt. De De Krebs-cyclus verloopt in verschillende stappen.

2 beelden

Is Krebs-cyclus aëroob of anaëroob van? Wikimedia Commons

Condensatie tussen acetyl-CoA en oxaalacetaat

In het begin werd het acetyl-CoA geproduceerd door oxidatie van pyruvaat geassocieerd met oxaalacetaat (OA). Het is een onomkeerbare reactie waarbij citraatsynthase citraat en coA omvat en vormt. 

Isomerisatie van citroenzuur

Het is een omkeerbare reactie in twee stappen waarbij het enzym aconitase dehydratie van citraat veroorzaakt en omzet in cis-aconitase. Na de stap ondergaat het cis-aconitase rehydratatie en vormt het isocitraat. 

Decarboxylatie van isocitraat

Het is ook een reactie in twee stappen. In eerste instantie zet het isocitraatdehydrogenase-enzym isocitraat om in oxalosuccinaat en NAD+ naar NADH.

In de tweede stap wordt decarboxylatie vergemakkelijkt door oxalosuccinaat om te zetten in α-ketoglutaraat en 1 molecuul CO2 vrij te maken.

Oxidatieve decarboxylering van α-ketoglutaraat

Net als de vorige stap is het ook een oxidatie-reductiereactie. Het is een onomkeerbare reactie waarbij α-ketoglutaraatdehydrogenase een carboxylgroep of 1 molecuul CO2 vrijgeeft en α-ketoglutaraat omzet in succinyl-CoA. Bij deze reactie wordt 1 molecuul NADH geproduceerd. 

Succinyl-CoA tot succinaat

Het is de enige stap die fosforylering van guanosinedifosfaat veroorzaakt en GTP-moleculen produceert. Deze stap wordt vergemakkelijkt door het enzym succinyl-CoA-synthase dat Succinyl-CoA omzet in succinaat en GTP produceert. 

Uitdroging van succinaat

In deze stap succinaat dehydrogenase, gedehydrogeneerd succinaat in de

fumaraat. In deze reactie dient FAD als elektronenacceptor en wordt omgezet in FADH2. Het ondergaat de elektronentransportketen en produceert aan het einde 2 ATP-moleculen.

Hydratatie van fumaraat

Het is een omkeerbare reactie. Het enzym fumarase hydrateert fumaraat en zet het om in L-malaat.

Dehydrogenering van L-malaat

Het is ook een oxidatie-reductiereactie, waarbij L-malaatdehydrogenase is betrokken. Het L-malaatdehydrogenase dekt L-malaat af tot oxaalacetaat en zet NAD+ ook om in NADH-reductant. Het is de laatste stap van de cyclus daarna. De NADH neemt deel aan het elektronentransportketenmechanisme en produceert energie. Het oxaalacetaat maakt herhaling van de cyclus mogelijk met de associatie van acetyl-coA. 

Lees voor meer informatie ons artikel over Voorbeelden van actief transport: primair, secundair met uitleg

Is Krebs-cyclus oxidatieve fosforylering?

In het aërobe ademhalingsproces ondergaat het hele mechanisme oxidatieve fosforylering in de laatste stap en komt energie vrij door bindingen te verbreken. In dit proces wordt NADH omgezet in NAD en dient het zuurstofmolecuul als het laatste elektronenacceptormolecuul. 

De Krebs-cyclus is niet het oxidatieve fosforyleringsproces, beide zijn verschillend van elkaar. De oxidatieve fosforylering vindt plaats aan het einde van het Krebs-cyclusproces. Waar de Krebs-cyclus koolstofdioxide of CO . produceert2, Adenosinetrifosfaat of ATP en reductiemiddel NADH (Nicotinamide-adenine-dinucleotide) en FAD (Flavine-adenine-dinucleotide). Het oxidatieve fosforyleringsproces produceert energiemoleculen of de ATP door NADH te reduceren tot NAD.

3 beelden

Oxidatief fosforyleringsproces van Wikimedia Commons

Is de Krebs-cyclus katabool of anabool?

Metabolische processen waarbij complexe moleculen worden afgebroken en omgezet in kleinere eenheden en waarbij energie vrijkomt, zijn katabole reacties. Metabolisch proces is een energie-vereisende reactie, waarbij complexe moleculen worden geconstrueerd met behulp van kleinere moleculaire eenheden.

In de Krebs-cyclus wordt gezien dat door oxidatie van acetyl-CoA, GTP, NADH, FADH2, enz. Net als een katabole reactie ontstaat. Aan de andere kant worden de tussenproducten (citraat, α-ketoglutaraat, succinaat) van deze reactie gebruikt in verschillende complexe mechanismen voor de opbouw van moleculen, zoals anabole reacties. Het betekent dat de Krebs-cyclus zowel katabole als anabole eigenschappen heeft, daarom wordt het een amfibische reactie genoemd. Welk metabolisch proces zowel anabole reacties als katabolische reacties bevat, staan ​​bekend als amfibische reacties.

Maakt de Krebs-cyclus deel uit van fotosynthese?

De Krebs-cyclus maakt geen deel uit van het fotosyntheseproces. Krebs-cyclus is een onderdeel van cellulaire ademhaling proces, waar het voorkomt in de mitochondriale matrix van de cel.

Bij het fotosyntheseproces is er een biochemisch proces dat de Calvin-cyclus of C3-cyclus wordt genoemd en dat plaatsvindt in de chloroplast van de plant. Dit proces zet CO . om2 of kooldioxide in suiker- of glucosemoleculen (C6H12O6). 

Lees voor meer informatie ons artikel over: Verschil tussen chromosomen van dierlijke en plantaardige cellen: vergelijkende analyse van structuur, functie en feiten

Als geheel kunnen we stellen dat de Krebs-cyclus een van de belangrijkste amfibolische reacties is in het aerobe ademhalingsproces.

Lees ook: