האם מחזור קרבס הוא אירובי או אנאירובי?

תוֹכֶן

• סקירה כללית של הנשימה אירובית
• קודמו למחזור קרבס: גליקוליזה
• מחזור קרבס
• חשיבותה של שרשרת התחבורה האלקטרונית

ההבדל העיקרי בין תנאים אנאירוביים ואירוביים הוא דרישת החמצן. תהליכים אנאירוביים אינם דורשים חמצן ואילו תהליכים אירוביים דורשים חמצן. עם זאת, מחזור קרבס אינו פשוט כל כך. זהו חלק מתהליך מורכב רב-שלבי הנקרא נשימה סלולרית. למרות שהשימוש בחמצן אינו מעורב ישירות במחזור קרבס, הוא נחשב כתהליך אירובי.

סקירה כללית של הנשימה אירובית

הנשימה אירובית סלולרית מתרחשת כאשר התאים צורכים מזון כדי לייצר אנרגיה בצורה של אדנין טריפוספט, או ATP. הקטבוליזם של הגלוקוז בסוכר מסמן את תחילת הנשימה התאית כאשר האנרגיה משתחררת מהקשרים הכימיים שלה. התהליך המורכב מורכב מכמה מרכיבים תלויים זה בזה כמו גליקוליזה, מחזור קרבס ושרשרת תעבורת האלקטרונים. בסך הכל, התהליך דורש 6 מולקולות חמצן לכל מולקולת גלוקוזה. הנוסחה הכימית היא אנרגיה 6O2 + C6H12O6 -> 6CO2 + 6H2O + ATP.

קודמו למחזור קרבס: גליקוליזה

גליקוליזה מתרחשת בציטופלסמה של התא, והיא חייבת להקדים את מחזור קרבס. התהליך דורש שימוש בשתי מולקולות ATP, אך ככל שמתפרק גלוקוז ממולקולת סוכר של שש פחמן לשתי מולקולות סוכר של שלוש פחמן, נוצרות ארבע מולקולות ATP ושתי מולקולות NADH. סוכר שלוש הפחמן, המכונה פירובט, ו- NADH מועברים למחזור קרבס ליצירת ATP נוסף בתנאים אירוביים. אם אין חמצן, פירובט אינו רשאי להיכנס למעגל הקרבס והוא מחומצן עוד יותר לייצור חומצה לקטית.

מחזור קרבס

מחזור קרבס מתרחש במיטוכונדריה, הידועה גם כבית הכוח של התא. לאחר שהפירובט מגיע מהציטופלזמה, כל מולקולה נשברת לחלוטין מסוכר בעל שלוש פחמן לשבר של שני פחמן. המולקולה המתקבלת מחוברת לאנזים משותף, שמתחיל את מחזור קרבס. כאשר שבר שני הפחמן עובר דרך המחזור, יש לו ייצור נטו של ארבע מולקולות של פחמן דו חמצני, שש מולקולות של NADH ושתי מולקולות של ATP ו- FADH2.

חשיבותה של שרשרת התחבורה האלקטרונית

כאשר NADH מצטמצם ל- NAD, שרשרת הובלת האלקטרונים מקבלת את האלקטרונים מהמולקולות. כאשר האלקטרונים מועברים לכל נשא בתוך שרשרת הובלת האלקטרונים, אנרגיה חופשית משתחררת ומשמשת ליצירת ATP. חמצן הוא המקבל הסופי של אלקטרונים בשרשרת הובלת האלקטרונים. ללא חמצן, שרשרת הובלת האלקטרונים נתקעת באלקטרונים. כתוצאה מכך, לא ניתן לייצר NAD, ובכך לגרום לייצור גליקוליזה של חומצה לקטית במקום פירובט, המהווה מרכיב הכרחי במחזור קרבס. לפיכך, מחזור הקרבס תלוי בכבדות בחמצן, והוא רואה בכך תהליך אירובי.