Quátrình biến đổi glucose thành khí cacbonic và nước thực chất là quá trình oxy hóa sinh học, trong đó acid pyruvic là một sản phẩm trung gian quan trọng. Trong điều kiện hiếu khí acid pyruvic bị oxy-hóa hoàn toàn và giải phóng toàn bộ số năng lượng còn lại của phân tử glucose. Như vậy, acid pyruvic vừa là sản phẩm cuối cùng của con đường glycolys, vừa là điểm mở đầu của quá trình biến đổi tiếp theo là chu trình Krebs (chu trình acid tricarboxylic, chu trình citrate).
Trước khi tham gia vào chu trình Krebs, acid pyruvic bị oxy hóa decarboxyl-hóa với sự tham gia của coenzyme A để tạo thành acetyl-coenzyme A - sản phẩm trung gian quan trọng nhất của các quá trình trao đổi chất (hình 2.16).
Hình 2.16. Sự biến đổi acid pyruvic thành acetyl-coenzyme A
Sự biến đổi acid pyruvic thành acetyl-coenzymeA được xúc tác bởi phức hệ multienzyme pyruvate dehydrogenase. Hệ này bao
gồm ba enzyme: pyruvate decarboxylase (E1 -TPP); lipoyl-
transacetylase (E2– ), dihydrolipoyl dehydrogenase (E3-FAD)
và 5 coenzyme S S
là CoA-SH, NAD+, FAD, thiaminpirophosphate (TPP) và acid lipoic.
Acetyl-Coenzyme A hình thành ở giai đoạn trên tiếp tục bị oxy-hóa theo các phản ứng của chu trình Krebs (hình 2.17).
Chu trình Krebs là một quá trình chuyển hóa phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đều được xúc tác bởi các enzyme đặc hiệu. Qua mỗi vòng của chu trình, nguyên tử carbon
của acetyl-coenzyme A được tách ra ở dạng CO2, còn nguyên tử
hydro - dưới dạng các coenzyme khử (NAD.H, FAD.H2).
Các nguyên tử hydro này sẽ bị oxy-hóa theo từng bậc bởi oxy phân tử trong chuỗi hô hấp tế bào và giải phóng một lượng lớn năng lượng.
Ý nghĩa của chu trình này là ở chỗ thông qua chu trình phân
tử glucose bị oxy-hóa hoàn toàn đến CO2 và H2O, giải phóng năng
lượng cung cấp cho các nhu cầu khác nhau của tế bào. Ngoài ra, các sản phẩm trung gian của nó có thể được sử dụng để tổng hợp các chất khác nhau.
Chu trình Krebs là con đường phân giải chủ yếu các hợp chất hữu cơ khác nhau trong tế bào. Thông qua các sản phẩm trung gian, chu trình này liên kết với các quá trình biến đổi hóa họa khác nhau. Như vậy, chu trình Krebs là mắt xích liên hợp, là giao
điểm của nhiều con đường phân giải và tổng hợp. Nó là trung tâm của các quá trình trao đổi chất.
Hình 2.17. Chu trình Krebs
(Chu trình acid tricarboxylic, chu trình citrate)