a. Sơ đồ nguyên tắc làm việc của chu trình:
1 – axetyl CoA CH3COS.CoA
2 – axit oxalaxetic COOHCH2COCOOH
3 – axit xitric COOHCH2COH(COOH)CH2COOH 3a – axit izoxitric COOHCH(OH)CH(COOH)CH2COOH 4 – axit α-xetoglutaric COOHCH2CH2COCOOH
5 – axit suxinic COOHCH2CH2COOH
6 – axit fumaric COOHCH=CHCOOH
6a – axit malic COOHCHOHCH2COOH
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên tắc làm việc của chu trình Krebs
3 4 2 6 5 O2 O2 O2 O2 CO2 CO2 1 piruvic O2 CO2
Sau một vịng của chu trình, phân tử 1 bị đốt cháy đến CO2 và H2O, cịn phân tử 2 thì được hồi phục. Chu trình được lập đi lập lại nhiều lần cho đến khi tất cả các phân tử piruvic cĩ mặt đều bị oxy hĩa đến CO2 và nước.
Bốn giai đoạn oxy hĩa sau [(3)→(4),(4)→(5),(5)→(6),(6)→(2)], khơng phải axetat bị oxy hĩa mà là sản phẩm ngưng tụ của axetylCoA với axit oxalaxetic. Nằm trong các hợp chất như thế (axit xitric, axit izoxitric, ...) axit piruvic mới bị oxy hĩa tuần tự cho đến khi chỉ cịn axit oxalaxetic. Như vậy axit oxalaxetic đĩng vai trị như một chất khơi mào phản ứng.
Thiếu một chất bất kì trong các phẩm vật trung gian của chu trình thì hoạt động tiếp theo của chu trình sẽ ngừng trệ nếu như một chất khác của chu trình khơng được tái sinh với vận tốc bằng vận tốc mất đi của chất đầu. Thường axit oxalaxetic và axit malic tạo thành trong các phản ứng dưới đây được dùng để duy trì cân bằng trong chu trình:
Phosphoenolpiruvic + CO2 ←→ axit oxalaxetic Phosphoenolpiruvic + CO2 + ADP ←→ axit oxalaxetic + ATP Axit piruvic + CO2 + NADPH2 ←→ axit malic + NADP
b.Tác dụng của chu trình:
Chu trình Krebs là một lị để thiêu cháy các bộ xương cacbon
Qua sơ đồ trên ta thấy chu trình Krebs như một lị đốt thiêu cháy những hợp chất nhất định: hợp chất thành viên của của chu trình. Một chất nào đĩ cĩ thể bị đốt cháy đến CO2 và H2O nếu nĩ cĩ khả năng chuyển thành một chất bất kì trong sáu hợp chất kể trên. Muốn được oxy hĩa trong chu trình, đường (gluxit) phải chuyển thành axit piruvic, axit béo (lipit) phải chuyển thành axetat hoặc axetylcoenzim A, các axit amin (protein) như glixin, alanin, glutamat, ... phải chuyển thành những chất tương ứng : glioxilat, piruvat, α-xetoglutarat.
Rõ ràng chu trình Krebs là trung tâm của các quá trình trao đổi chất nĩi chung và lên men nĩi riêng.
Chu trình Krebs là nguồn coenzim khử và nguồn năng lượng dự trữ to lớn Qua sơ đồ phản ứng, ta thấy khi oxy hĩa axit piruvic đến CO2 và H2O, cĩ năm giai đoạn tạo thành các coenzim khử :
- Oxy hĩa axit piruvic thành axetylCoA và CO2 tạo thành 1 mol NADH2.
- Oxy hĩa axit izoxitric thành α-xetoglutaric và CO2 tạo thành 1 mol NADH2.
- Oxy hĩa axit α-xetoglutaric thành suxinylCoA và CO2 tạo thành 1 mol NADH2.
- Oxy hĩa axit malic thành oxalaxetic tạo thành 1 mol NADH2.
Trong chu trình Krebs khơng tổng hợp trực tiếp ra ATP mà hình thành ra năm phân tử NADH2 và FADH2. Khi oxy hĩa một mol NADH2 thì tổng hợp lên được 3 mol ATP, cịn một mol FADH2 chỉ tổng hợp được 2 mol ATP.
Các coenzim khử được tạo thành trong chu trình cịn dùng để khử các liên kết kép, các nhĩm cacbonyl, imit, ... trong các phản ứng khử khác nhau cần thiết cho tế bào.
Chu trình Krebs là nguồn cung cấp các bộ xương cacbon để tổng hợp nên các chất trao đổi cần thiết của tế bào
Chúng ta đều biết các axit amin đều bắt nguồn từ những chất tiền thân. Những chất tiền thân này thường là những chất thành viên của chu trình.