אין ספק שנאלצתם ללמוד בביולוגיה את אחד השלבים המטבוליים של נשימה תאית אירובית המתרחשים בגופנו. זה בערך מחזור קרבס. זה ידוע גם בשמו של מחזור חומצות הלימון וזה שלב מטבולי המתרחש במטריקס המיטוכונדריה של תאי בעלי חיים.
במאמר זה אנו נספר לכם מה המאפיינים ואנו נסביר את מחזור קרבס צעד אחר צעד ואת חשיבותו.
נשימה תאית
לפני שמתחילים להסביר מהו מחזור קרבס, עלינו לזכור שנשימה תאית מורכבת משלושה שלבים. בואו נראה מה כל אחד מהשלבים:
- גליקוליזה- זה התהליך שבו גלוקוז מתפרק לחלקים קטנים יותר. במהלך תהליך זה נוצרת פירובט או חומצה פירובית אשר תוביל לאצטיל-קוא.
- מחזור קרבס: במחזור קרבס, Acetyl-CoA מחומצן ל- CO2.
- שרשרת נשימה: כאן רוב האנרגיה מופקת על ידי העברת אלקטרונים ממימן. אנרגיה זו נובעת מחיסול החומרים המשתתפים בכל השלבים הקודמים.
מהו מחזור קרבס
אנו יודעים כי זהו מחזור מורכב ושיש לו כמה פונקציות המסייעות לחילוף החומרים בתאים. ללא מחזור זה, לתאים לא היו יכולים או למלא פונקציות חיוניות. המטרה הסופית של מחזור קרבס היא לקדם את פירוק התוצרים הסופיים של חילוף החומרים של פחמימות, שומנים וחומצות אמינו מסוימות. כל החומרים הללו שנבלעים בגוף דרך המזון מומרים לאצטיל-CoA עם שחרור CO2 ו- H2O וסינתזה של ATP.
כאן נוצרת האנרגיה שעליה התאים צריכים להשתמש כדי לבצע את תפקידיהם. בין השלבים השונים של מחזור חומצות הלימון אנו מוצאים ביניים שונים המשמשים כמבשרים בביוסינתזה של חומצות אמינו וביו מולקולות אחרות. דרך מחזור קרבס אנו מקבלים את האנרגיה ממולקולות המזון האורגני ומועברים לשאריות המולקולות לייצוא האנרגיה לשימוש בפעילות הסלולרית. בעזרת אנרגיה זו אנו יכולים לבצע את הפונקציות החיוניות ואת הפעילויות הגופניות שלנו ביומיום.
במחזור קרבס יש כמה תגובות כימיות חמצוניות בעיקר. כל התגובות הללו זקוקות לחמצן כדי להתרחש. לכל תגובה כימית יש חלק מהאנזימים המצויים במיטוכונדריה. אנזימים אלה אחראים לזרז את התגובות. כאשר אנו מדברים על זרז תגובה, אנו מתכוונים להגדיל את מהירותה. ישנם זרזים רבים המסייעים לתגובות כימיות להתקיים מהר מהרגיל.
שלבי מחזור קרבס
כפי שהזכרנו בעבר, במחזור זה ישנן תגובות כימיות שונות הדורשות התרחשות חמצן. התגובה הראשונה מכולן היא דקארבוקסילציה חמצונית של פירובט. בתגובה זו, הגלוקוז המתקבל מהשפלה של הידרטים קירחים מומר לשתי מולקולות של חומצה פירובית או פירובט. גלוקוז מושפל באמצעות גליקוליזה והופך למקור חשוב של אצטיל-CoA. דקארבוקסילציה חמצונית של פירובט מתחילה במחזור חומצת לימון. תגובה כימית זו תואמת לחיסול הפחמן הדו-חמצני והפירובט שנוצר בקבוצת האצטיל הנקשרת לקואנזים A. בתגובה כימית זו, NADH מיוצר כמולקולה נושאת אנרגיה.
עם היווצרות מולקולת האצטיל-CoA, מחזור קרבס מתחיל במטריקס של המיטוכונדריה. המטרה היא לשלב שרשרת חמצון תאית כדי לחמצן את הפחמנים ולהמיר אותם לפחמן דו חמצני. עבור כל התגובות הכימיות הללו אתה זקוק לנוכחות חמצן. לכן, תהליך הנשימה התאית הוא די חשוב.
מחזור קרבס מתחיל באנזים ציטראט סינטטאז המשמש לזרז את התגובה הכימית של העברת קבוצת האצטיל לחומצה האוקסאלואצטית היוצרת חומצת לימון ושחרור קואנזים A. שם המחזור קשור להיווצרות החומצה. הדרים וכל התגובות הכימיות המתרחשות כאן.
תגובות חמצון ודקרבוקסילציה נוספות מתרחשות בשלבים הבאים. תגובות אלו גורמות להיווצרות חומצה קטוגלוטרית. במהלך התהליך משתחרר פחמן דו חמצני ונוצרים NADH ו- H. חומצה קטוגלוטרית זו עוברת תגובת דקרבוקסילציה חמצונית המזרזת בתרכובת אנזים אשר אצטיל CoA ו- NAD הם חלק ממנה. כל התגובות הללו יובילו לחומצה סואצינית, NADH, ולמולקולת GTP שבעקבותיה היא תעביר את האנרגיה שלה למולקולת ADP המייצרת ATP.
לאחר סיום השלבים האחרונים נראה כי חומצה סוכרסית תחמצן חומצה פומרית המכונה גם פומאט. הקואנזים שלו הוא ADF. כאן FADH2 הולך להיווצר, שהיא עוד מולקולה נושאת אנרגיה. לבסוף, חומצה פומרית אינה נעימה כדי להיות מסוגלים ליצור חומצה מאלית המכונה גם מלאט. לבסוף במחזור קרבס, החומצה המלית תחמצן ותיווצר חומצה אוקסאלואטית, הם התחילו את המחזור מחדש. שוב כל התגובות יתקיימו באותו רגע וזה מתחיל מחדש.
משמעות
יש מיליוני טיעונים לדעת שמחזור קרבס הוא בעל חשיבות חיונית להיווצרות מסת שריר ולתפקוד תקין של הגוף. כדי שמחזור זה יעבוד כראוי ישנם 5 חומרים מזינים בסיסיים אשר גופנו זקוק לתפקודם: תיאמין, ריבופלבין, ניאצין, ברזל וגלוטמין. אלה חומצות אמינו המשמשות ליצירת רקמת שריר חדשה. לכן, יש לדעת כיצד עובד מחזור זה על מנת להדגיש תזונה טובה על מנת להגביר את הביצועים ואת מסת השריר.
כדאי להכיר את מחזור קרבס כדי למנוע מחלות רבות עקב מחסור באנרגיה או בחומרים תזונתיים בגופנו. כפי שאתה יכול לראות, כל התגובות הכימיות הללו מתרחשות בו זמנית בגוף כדי להבטיח תפקוד תקין.
אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על מחזור קרבס ועל חשיבותו.