Схема цикла Кребса
Схемы цикла Кребса с подписями: восемь реакций цикла трикарбоновых кислот с интермедиатами и ферментами, простая школьная версия, подсчёт углерода и переход от гликолиза к ЦТК. Используются в рабочих листах, на слайдах и в статьях.
Примеры схемы цикла Кребса
Каждая карточка показывает то, что действительно нарисовал её запрос: полный цикл с восемью ферментами и числом атомов углерода, школьную версию только с промежуточными продуктами и итогами, углерод, посчитанный по бусинам, и гликолиз, питающий два оборота цикла. Нажмите на карточку, и её запрос появится в поле для правки.
Цикл Кребса по шагам: один оборот за восемь реакций
Начните сверху, где ацетил-КоА соединяется с оксалоацетатом, и идите по пронумерованным стрелкам по часовой стрелке в матриксе митохондрии.
- 1
1–2 Цитратсинтаза, аконитаза
Ацетил-КоА (2C) и оксалоацетат (4C) образуют цитрат (6C), который перестраивается в изоцитрат.
- 2
3–4 Два окислительных декарбоксилирования
Уходит CO₂, и получается α-кетоглутарат (5C), затем ещё одна до сукцинил-КоА (4C), каждый раз с НАДН.
- 3
5–6 ГТФ, затем ФАДН₂
Сукцинил-КоА-синтетаза даёт единственный ГТФ оборота; сукцинатдегидрогеназа восстанавливает ФАД до ФАДН₂.
- 4
7–8 Обратно к оксалоацетату
Фумараза присоединяет воду, образуя малат; малатдегидрогеназа даёт третий НАДН и восстанавливает оксалоацетат.
Подсчёт углерода в цикле лимонной кислоты: 2 входят, 2 выходят
Тот же цикл, где каждый интермедиат нарисован цепочкой углеродных бусин, так что оба декарбоксилирования видны как уходящие бусины.
- 1
6C: цитрат и изоцитрат
2 атома углерода ацетил-КоА присоединяются к 4 атомам оксалоацетата; цитрат переходит в изоцитрат, все 6 на месте.
- 2
6 → 5 → 4: уходят две CO₂
Один атом уходит в виде CO₂, и получается α-кетоглутарат (5C), второй даёт сукцинил-КоА (4C).
- 3
4C до самого конца
У сукцината, фумарата и малата по четыре атома; последние реакции лишь окисляют их обратно до оксалоацетата.
Схемы цикла Кребса, ЦТК и цикла лимонной кислоты: от простой до подробной
Три названия, один путь, и рисунок, который бывает от пяти подписей в школьном листе до структурных формул на экзамене по биохимии. Укажите, какую из этих версий ждёт ваш курс.
Цикл Кребса простая схема
Цикл только с названиями и продуктами: входит ацетил-КоА, восемь интермедиатов по порядку, а CO₂, НАДН, ФАДН₂ и АТФ выходят боковыми стрелками, без ферментов. Некоторые школьные листы сокращают его до четырёх блоков: соединение с 6 атомами углерода, с 5, с 4 и оксалоацетат, и этого хватает, чтобы показать две стадии с выделением CO₂.
Цикл Кребса с ферментами
Каждая стрелка подписана ферментом, который её катализирует: цитратсинтаза, аконитаза, изоцитратдегидрогеназа, α-кетоглутаратдегидрогеназа, сукцинил-КоА-синтетаза, сукцинатдегидрогеназа, фумараза, малатдегидрогеназа. Выделите три дегидрогеназы, образующие НАДН, и отметьте, что сукцинатдегидрогеназа единственная встроена во внутреннюю мембрану, где она же служит комплексом II.
ЦТК со структурными формулами
Версия для биохимии: каждый интермедиат в виде скелетной формулы, чтобы было видно, что у цитрата и изоцитрата три карбоксильные группы (та самая трикарбоновая кислота из названия цикла), у α-кетоглутарата кетогруппа, у сукцинил-КоА тиоэфир. Попросите выделить связь, которая рвётся при каждом декарбоксилировании.
Цикл лимонной кислоты с подсчётом углерода
Число атомов углерода на каждом интермедиате, цифрой или бусинами: 2 присоединяются к 4 и дают 6, одна CO₂ уменьшает до 5, вторая до 4, и четыре атома идут по кругу до оксалоацетата. Полезная ловушка для подписи: две CO₂, ушедшие за оборот, это не те два атома, которые принёс ацетил-КоА; те уходят в следующих оборотах.
Гликолиз и цикл Кребса
Путь дыхания до цикла: глюкоза в две молекулы пирувата в цитоплазме, пируват в митохондрию, пируватдегидрогеназа образует ацетил-КоА с одной CO₂ и одним НАДН на каждую молекулу, затем два оборота цикла. Итог на одну глюкозу к этому моменту: 4 АТФ или ГТФ, 10 НАДН, 2 ФАДН₂, 6 CO₂.
Регуляция цикла Кребса
Цикл с точками контроля в виде линий ингибирования и стрелок активации: цитратсинтазу тормозят АТФ, НАДН и сукцинил-КоА; изоцитратдегидрогеназу, главный тормоз, тормозят АТФ и НАДН и ускоряют АДФ и Ca²⁺; α-кетоглутаратдегидрогеназу тормозят НАДН и сукцинил-КоА. Для медицинской биохимии и вопросов об энергетическом состоянии клетки.
Схема дыхательной цепи
Не часть цикла Кребса, а стадия, которую он питает, и отдельный рисунок: комплексы I–IV во внутренней мембране митохондрии, убихинон и цитохром c, переносящие электроны между ними, протоны, перекачанные в межмембранное пространство, и АТФ-синтаза, пропускающая их обратно. НАДН отдаёт электроны комплексу I, ФАДН₂ остаётся на комплексе II, а кислород принимает их на комплексе IV. Просите её по названию.
8 реакций цикла Кребса
Читайте по часовой стрелке сверху. Третий столбец это то, что схема с подписями пишет на боковой стрелке каждой реакции.
| Реакция и фермент | Превращение | Что выделяется или образуется |
|---|---|---|
| 1 Цитратсинтаза | Ацетил-КоА (2C) + оксалоацетат (4C) → цитрат (6C) | Освобождается HS-КоА; реакция необратима |
| 2 Аконитаза | Цитрат → изоцитрат через цис-аконитат | Ничего не выделяется; гидроксильная группа перемещается |
| 3 Изоцитратдегидрогеназа | Изоцитрат (6C) → α-кетоглутарат (5C) | CO₂ и первый НАДН; главная точка регуляции |
| 4 α-Кетоглутаратдегидрогеназа | α-Кетоглутарат (5C) → сукцинил-КоА (4C) | Вторая CO₂ и второй НАДН |
| 5 Сукцинил-КоА-синтетаза | Сукцинил-КоА → сукцинат | ГТФ (или АТФ) путём субстратного фосфорилирования; освобождается HS-КоА |
| 6 Сукцинатдегидрогеназа | Сукцинат → фумарат | ФАДН₂; фермент является комплексом II дыхательной цепи |
| 7 Фумараза | Фумарат + H₂O → малат | Ничего не выделяется; присоединяется вода |
| 8 Малатдегидрогеназа | Малат → оксалоацетат | Третий НАДН; оксалоацетат готов к следующему ацетил-КоА |
В некоторых учебниках девять или десять реакций. Там цис-аконитат рисуют отдельным интермедиатом или начинают с пируватдегидрогеназной реакции, которая образует ацетил-КоА, но в сам цикл не входит. В старых учебниках фермент реакции 5 называют сукцинаттиокиназой; в сердце и мышцах на этой стадии образуется АТФ, в печени ГТФ. Укажите, какие названия и сколько реакций использует ваш курс.
Что такое цикл Кребса?
Цикл Кребса, он же цикл лимонной кислоты или цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), это цикл из восьми реакций в матриксе митохондрии, который окисляет двухуглеродную ацетильную группу ацетил-КоА до двух CO₂, запасает энергию в виде 3 НАДН, 1 ФАДН₂ и 1 ГТФ или АТФ за оборот и заканчивается восстановлением исходного оксалоацетата. Схема цикла Кребса изображает этот круг с интермедиатами по порядку и продуктами, выходящими на тех стадиях, где они образуются.
Ключевые факты
- Он идёт в матриксе митохондрии. Все его ферменты растворены в матриксе, кроме сукцинатдегидрогеназы, которая сидит во внутренней мембране; у бактерий цикл идёт в цитоплазме.
- За оборот входят 2 атома углерода и выходят 2 CO₂. Ацетил-КоА (2C) соединяется с оксалоацетатом (4C) в цитрат (6C); два декарбоксилирования возвращают его к четырём атомам, а остальная часть цикла восстанавливает оксалоацетат.
- Большая часть энергии уходит в НАДН и ФАДН₂, а не в АТФ. Один оборот даёт 3 НАДН, 1 ФАДН₂ и лишь 1 ГТФ или АТФ напрямую; переносчики электронов стоят ещё около 9 АТФ, когда их использует дыхательная цепь.
- На одну глюкозу цикл совершает два оборота. Гликолиз расщепляет глюкозу на два пирувата, каждый становится одним ацетил-КоА, поэтому на глюкозу цикл даёт 4 CO₂, 6 НАДН, 2 ФАДН₂ и 2 ГТФ или АТФ.
- Цикл описал Ханс Кребс в 1930-х годах на грудной мышце голубя. Название «цикл лимонной кислоты» дано по его первому продукту, а «цикл трикарбоновых кислот» по тому, что цитрат и изоцитрат трикарбоновые кислоты.
Цикл Кребса и цикл Кальвина
Цикл Кребса разбирает углеродный скелет, а цикл Кальвина его собирает: цикл Кребса окисляет ацетильные группы до CO₂ в митохондриях и нагружает электронами НАД⁺ и ФАД, а цикл Кальвина фиксирует CO₂ в сахар в хлоропласте, расходуя на это АТФ и НАДФН. Оба это замкнутые циклы, восстанавливающие исходную молекулу, поэтому их и сравнивают.
| Цикл Кребса | Цикл Кальвина | |
|---|---|---|
| Где | Матрикс митохондрии | Строма хлоропласта |
| Часть чего | Клеточное дыхание (расщепление молекул) | Фотосинтез (синтез сахара) |
| CO₂ | Выделяется, 2 за оборот | Поглощается, 1 за оборот, РуБисКО |
| Переносчики электронов | НАД⁺ и ФАД восстанавливаются до НАДН и ФАДН₂ | НАДФН окисляется до НАДФ⁺ |
| АТФ | 1 ГТФ или АТФ образуется за оборот | 3 АТФ расходуются на каждую фиксированную CO₂ |
| Восстанавливаемая молекула | Оксалоацетат (4C) | РуБФ (5C) |
На схеме следите за стрелками CO₂: в цикле Кребса они направлены из круга, в цикле Кальвина в круг. Растения используют оба: цикл Кальвина в хлоропластах днём и цикл Кребса в митохондриях постоянно.
Вопросы о цикле Кребса
Схема цикла Кребса и схема цикла лимонной кислоты это одно и то же?
Да. Цикл Кребса, цикл лимонной кислоты и цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) это три названия одного пути, поэтому все три схемы показывают один и тот же круг. В биологии чаще говорят «цикл Кребса», в биохимии «цикл трикарбоновых кислот». Используйте в заголовке название из вашего курса; интермедиаты и продукты от этого не меняются.
Где происходит цикл Кребса?
В матриксе митохондрии, пространстве внутри внутренней мембраны. Единственное исключение это сукцинатдегидрогеназа (реакция 6), закреплённая в самой внутренней мембране. У бактерий, у которых нет митохондрий, цикл идёт в цитоплазме.
Какие 8 реакций цикла Кребса?
1 ацетил-КоА соединяется с оксалоацетатом в цитрат; 2 цитрат превращается в изоцитрат; 3 изоцитрат превращается в α-кетоглутарат с выделением CO₂ и НАДН; 4 α-кетоглутарат превращается в сукцинил-КоА с выделением CO₂ и НАДН; 5 сукцинил-КоА превращается в сукцинат с образованием ГТФ или АТФ; 6 сукцинат превращается в фумарат с образованием ФАДН₂; 7 фумарат присоединяет воду и становится малатом; 8 малат превращается в оксалоацетат с образованием НАДН.
Что входит в цикл Кребса и что из него выходит?
За оборот поглощаются 1 ацетил-КоА, 3 НАД⁺, 1 ФАД, 1 ГДФ (или АДФ) с фосфатом и 2 H₂O, а выделяются 2 CO₂, 3 НАДН, 1 ФАДН₂, 1 ГТФ (или АТФ) и КоА. Оксалоацетат расходуется в реакции 1 и снова образуется в реакции 8, так что в итоге он ни исходное вещество, ни продукт.
Сколько АТФ даёт цикл Кребса?
Напрямую один ГТФ или АТФ за оборот, то есть два на глюкозу. Если учесть 3 НАДН и 1 ФАДН₂ примерно по 2,5 и 1,5 АТФ в дыхательной цепи, один оборот стоит около 10 АТФ, то есть около 20 на глюкозу.
Нужен ли циклу Кребса кислород?
Сам он кислород не использует, но без него останавливается, поэтому считается аэробным. Циклу нужен постоянный приток НАД⁺ и ФАД, а они восстанавливаются, только когда дыхательная цепь может передать электроны на кислород. Без кислорода НАДН накапливается и дегидрогеназные реакции встают.
Почему цикл Кребса совершает два оборота на глюкозу?
Потому что при гликолизе из одной глюкозы получаются два пирувата, и каждый становится одним ацетил-КоА. Каждый ацетил-КоА запускает один оборот, поэтому на глюкозу все продукты удваиваются: 4 CO₂, 6 НАДН, 2 ФАДН₂ и 2 ГТФ или АТФ.
Что происходит с пируватом до цикла Кребса?
Он переносится в матрикс митохондрии и превращается в ацетил-КоА пируватдегидрогеназным комплексом с выделением одной CO₂ и одного НАДН. Эта связующая реакция не входит в восемь реакций цикла, но на большинстве схем её рисуют стрелкой, входящей в цикл сверху.
Есть ли мнемоника для интермедиатов цикла Кребса?
Известная фраза: «Целый Ананас И Кусочек Суфле Сегодня Фактически Мой Обед»: цитрат, цис-аконитат, изоцитрат, α-кетоглутарат, сукцинил-КоА, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат. Первые буквы идут по кругу по часовой стрелке сверху, поэтому заодно задают порядок подписей на схеме.
Какие ферменты регулируют цикл Кребса?
Цитратсинтаза, изоцитратдегидрогеназа и α-кетоглутаратдегидрогеназа, три реакции с большим падением энергии. Высокий уровень АТФ и НАДН их тормозит; кальций ускоряет обе дегидрогеназы, а АДФ изоцитратдегидрогеназу, поэтому при работе мышцы цикл крутится быстрее.
Чем цикл Кребса отличается от дыхательной цепи?
Цикл Кребса снимает электроны с ацетильных групп и загружает их на НАД⁺ и ФАД; дыхательная цепь во внутренней мембране забирает их у НАДН и ФАДН₂, передаёт на кислород и использует энергию для синтеза большей части АТФ клетки. Их рисуют отдельными рисунками: цикл в матриксе, цепь поперёк мембраны.
Продолжить изучение
Другие наши инструменты для схем и руководства к ним.
Инструменты
Статьи
Нарисуйте свою схему цикла Кребса
От запроса в одну строку до полного цикла с ферментами и продуктами, с названиями, принятыми в вашем курсе.
Начать рисовать