Cykl kwasu cytrynowego jest częścią procesu metabolicznego zwanego oddychaniem tlenowym. Oddychanie aerobowe zachodzi w komórkach wszystkich organizmów żywych, od roślin po ludzi. W oddychaniu tlenowym cząsteczki pirogronianu, pochodzące z glukozy, wytwarzają energię dla komórki w cyklu kwasu cytrynowego. W okresie, w którym pirogronian spędza w cyklu kwasu cytrynowego, jego cząsteczki węgla są wydalane jako odpady.
Wideo dnia
Oddech tlenowy
Oddychanie aerobowe jest również znane jako metabolizm tlenowy, metabolizm oksydacyjny lub oddychanie komórkowe. Jest to proces metaboliczny, w którym wiązania chemiczne są łamane w celu wytworzenia energii w postaci trifosforanu adenozyny lub ATP. Proces ten nazywany jest tlenem, ponieważ występuje tylko wtedy, gdy tlen jest łatwo dostępny dla komórki. Glukoza węglowodanowa i tlen wytwarzają energię dla żywej komórki.
Glikoliza
Pierwszym procesem w oddychaniu komórkowym jest glikoliza, która występuje w cytoplazmie komórki roślinnej lub zwierzęcej. ATP rozkłada pojedynczą cząsteczkę glukozy na dwie cząsteczki pirogronianu trójglicowego lub CH3COCOO-. Glikoliza uwalnia cztery cząsteczki ATP uwalniając część energii zmagazynowanej w wiązaniach chemicznych glukozy. Pozostała energia z glukozy znajduje się w dwóch cząsteczkach pirogronianu wytworzonych w reakcji glikolizy. W obecności tlenu cząsteczki pirogronianu ulegają aktywnemu transportowi do mitochondriów, gdzie wchodzą w cykl kwasu cytrynowego.
Cyklu kwasu cytrynowego
n matrycy mitochondrialnej, kompleks dehydrogenazy pirogronianowej usuwa pojedynczą cząsteczkę węgla i dwie cząsteczki tlenu z grupy karboksylowej pirogronianu. Powoduje to powstanie pojedynczej cząsteczki dwutlenku węgla lub CO2. Pozostaje dwug węglowy fragment pirogronianu, zwany grupą acetylową (C2H3O). Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej katalizuje przyłączenie tej grupy acetylowej do koenzymu A, tworząc acetylo-CoA. Dla każdej cząsteczki glukozy dwie cząsteczki acetylo-CoA wchodzą w cykl kwasu cytrynowego. Cykl kwasu cytrynowego jest również znany jako cykl Krebsa lub cykl kwasu trójkarboksylowego. Acetyl-CoA jest bardzo reaktywny i przenosi grupę acetylową do cytrynianu wytwarzającego szczawiooctan - pierwszego półproduktu w cyklu kwasu cytrynowego.
Węgliki pirogronianowe
Dwa atomy węgla w acetylo-CoA reagują z czterema atomami węgla w szczawiooctanie, tworząc cytrynian, sześciowęglową cząsteczkę. W kolejnych reakcjach w cyklu kwasu cytrynowego wytwarza się ATP i dwa oryginalne węgle pirogronianu tracą jako dwie cząsteczki odpadowego CO2. Pod koniec cyklu pozostaje tylko czterowęglowodorowy szczawiooctan. Podczas oddychania tlenowego trzy atomy węgla z cząsteczek pirogronianu są wydychane z organizmu jako odpadowy dwutlenek węgla.
