Ο κύκλος του Krebs…σε 2 λεπτά!

Τον 19ο αιώνα, παρατηρήθηκε από τους βιολόγους ότι υπό αναερόβιες συνθήκες τα κύτταρα παρήγαγαν γαλακτικό οξύ -όπως για παράδειγμα στους μυς- ή αιθανόλη. Αντιθέτως, υπό αερόβιες συνθήκες κατανάλωναν οξυγόνο (Ο₂) και παρήγαγαν διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και νερό (Η₂Ο). Αυτό οδήγησε σε πολλές μελέτες, ώστε να διαλευκανθούν πλήρως οι οδοί του αερόβιου μεταβολισμού των κυττάρων.
Οι μελέτες αυτές επικεντρώθηκαν στην οξείδωση του πυροσταφυλικού οξέος και κατέληξαν στην ανακάλυψη του “κύκλου κιτρικού οξέος” ή “κύκλο του Krebs” χάρη στο βιοχημικό Hans Krebs. Ο Hans Krebs λοιπόν ανακάλυψε μία από τις κεντρικές οδούς του ενεργειακού μεταβολισμού στα κύτταρα! [1]

Πάμε λοιπόν να δούμε πώς λειτουργεί και γιατί είναι τόσο σημαντικός…

Πρόκειται για το τελικό στάδιο αποδόμησης των υδατανθράκων, των πρωτεϊνών και των λιπών που προσλαμβάνονται με τη διατροφή, με στόχο την προώθηση και κατανομή των τελικών προϊόντων του μεταβολισμού τους.

Οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες και τα λίπη που καταναλώνουμε μέσω της τροφής, υφίστανται οξείδωση και η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διαδικασία αυτή, μεταφέρεται στο ΑΤΡ που είναι το “ενεργειακό νόμισμα” του κυττάρου. Για τη μεταφορά αυτή, η κύρια υπεύθυνη ουσία είναι το ακετυλο-συνένζυμο Α (ακετυλο-CoA). Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, ακετυλο-CoA σχηματίζεται από τα σάκχαρα και τα λίπη στα μιτοχόνδρια και “μπαίνει” στον κύκλο του Krebs όπου οξειδώνεται για την παραγωγή ενέργειας. Κατά τη διαδικασία αυτή λοιπόν οξειδώνονται τα άτομα άνθρακα του ακετυλο-CoA και σχηματίζεται CO₂.
Ενδιάμεσα , παράγεται το κιτρικό οξύ, το οποίο οξειδώνεται σταδιακά και η ενέργεια οξείδωσης χρησιμοποιείται για να φτιαχτούν μόρια υψηλής ενέργειας. Τα μόρια ΝΑDH και FADH₂ που επίσης προκύπτουν κατά τον κύκλο Krebs, οξειδώνονται εκ νέου μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την αντίδραση, αποθηκεύεται πλέον με τη μορφή ΑΤΡ.

Οι οργανισμοί χρειάζονται το οξυγόνο για να οξειδωθεί το NADH και να απομακρυνθεί το CO_2, το οποίο παράγεται από την οξείδωση ατόμων άνθρακα των θρεπτικών ουσιών που μας παρέχουν ενέργεια.
Μια πλήρης περιστροφή του κύκλου καταλήγει στην παραγωγή δύο μορίων διοξειδίου του άνθρακα, τριών μορίων NADH, ενός μορίου FADH2 και ενός μορίου GTP, το οποίο ενζυμικά μπορεί να μετατραπεί σε ΑΤΡ, και συνεχίζονται οι διαδικασίες μέχρι τα τελικά μόρια ATP που θα παραχθούν.

Καταλήγουμε στο γεγονός ότι χωρίς τις μεταβολικές οδούς του μεταβολισμού των κυττάρων δε θα ήταν σε καμία περίπτωση αποδοτική η αλληλεπίδραση των ενεργειακών μεταβολικών οδών των μακροθρεπτικών συστατικών, υδατανθράκων, πρωτεΐνης και λιπών [1,2].

Μέσω του κύκλου Krebs, στην ουσία “εξάγεται” η ενέργεια από τα μόρια της τροφής μας με σκοπό να πραγματοποιηθούν όλες οι κυτταρικές δραστηριότητες. Με την ενέργεια αυτή, εκτελούμε τις ζωτικές μας λειτουργίες και την οποιαδήποτε φυσική δραστηριότητα καθημερινά.

Πηγές:
[1]: Alberts et al, 2011. Βασικές αρχές κυτταρικής βιολογίας. Εκδόσεις Π.Χ. Πασχαλίδης.
[2]: Hans Konrad Biesalski et al, 2008. Εγχειρίδιο διατροφής. Εκδόσεις Π.Χ. Πασχαλίδης.