Привет! Скоро лето, а значит, все второкурсники медвузов будут сдавать биохимию. Сложный предмет, на самом деле.
Чтобы немного помочь тем, кто повторяет материал к экзаменам, я решил сделать статью, в которой расскажу вам о “золотом кольце” биохимии – цикле Кребса. Его также называют циклом трикарбоновых кислот и циклом лимонной кислоты, это всё синонимы.
Сами реакции я распишу в следующей статье. Сейчас же я расскажу о том, для чего нужен цикл Кребса, где он проходит и в чём его особенности. Надеюсь, получится понятно и доступно.
Для начала давайте разберём, что такое обмен веществ. Это основа, без которой понимание Цикла Кребса невозможно.
Метаболизм
Одно из важнейших свойств живого (вспоминаем биологию) – это обмен веществ с окружающей средой. Действительно, только живое существо может что-то поглощать из окружающей среды, и что-то потом в неё выделять.
В биохимии обмен веществ принято называть “метаболизм”. Обмен веществ, обмен энергией с окружающей средой – это метаболизм.
Когда мы, допустим, съели бутерброд с курицей, мы получили белки (курица) и углеводы (хлеб). В процессе пищеварения белки распадутся до аминокислот, а углеводы – до моносахаров. То, что я описал сейчас, называется “катаболизм” – распад сложных веществ на более простые. Первая часть метаболизма – это катаболизм.
Ещё один пример. Ткани в нашем организме постоянно обновляются. Когда отмирает старая ткань, её обломки растаскивают макрофаги, и они заменяется новой тканью. Новая ткань создаётся в процессе синтеза белка из аминокислот. Синтез белка происходит в рибосомах. Создание нового белка (сложного вещества) из аминокислот (простого вещества) – это анаболизм.
Итак, анаболизм – это противоположность катаболизму. Катаболизм – это разрушение веществ, анаболизм – это создание веществ. Кстати, чтобы их не путать, запомните ассоциацию: “Анаболики. Кровью и потом”. Это голливудский фильм (довольно скучный, на мой взгляд) о спортсменах, применяющих анаболики для роста мышц. Анаболики – рост, синтез. Катаболизм – обратный процесс.
Точка пересечения распада и синтеза.
Цикл Кребса как ступень катаболизма.
Как связаны метаболизм и цикл Кребса? Дело в том, что именно цикл Кребса является одной из важнейших точек, в которой сходятся пути анаболизма и катаболизма. Именно в этом и заключается его значение.
Давайте разберём это на схемках. Катаболизм можно условно представить как расщепление белков, жиров и углеводов в нашей пищеварительной системе. Итак, мы скушали пищу из белков, жиров, и углеводов, что дальше?
А дальше все эти вещества распадутся на простые составляющие:
- Жиры – на глицерин и жирные кислоты (могут быть и другие компоненты, я решил взять самый простой пример);
- Белки – на аминокислоты;
- Полисахаридные молекулы углеводов – на одинокие моносахариды.
Далее, в цитоплазме клетки, последует превращение этих простых веществ в пировиноградную кислоту (она же – пируват). Из цитоплазмы пировиноградная кислота попадёт в митохондрию, где превратится в ацетил коэнзим А. Пожалуйста, запомните эти два вещества – пируват и ацетил КоА, они очень важны.
Давайте теперь посмотрим, как происходит этап, который мы сейчас расписали:
Важная деталь: аминокислоты могут превращаться в ацетил КоА сразу, минуя стадию пировиноградной кислоты. Жирные кислоты сразу превращаются в ацетил КоА. Учтём это и подредактируем нашу схемку, чтобы получилось правильно:
Превращения простых веществ в пируват происходят в цитоплазме клеток. После этого пируват поступает в митохондрии, где успешно превращается в ацетил КоА.
Для чего пируват превращается в ацетил КоА? Именно для того, чтобы запустить наш цикл Кребса. Таким образом, мы можем сделать ещё одну надпись в схеме, и получится правильная последовательность:
В результате реакций цикла Кребса образуются важные для жизнедеятельности вещества, главные из которых:
- НАДH (НикотинАмидАденинДиНуклеотид+ катион водорода) и ФАДH2 (ФлавинАденинДиНуклеотид+молекула водорода). Я специально выделил заглавными буквами составные части терминов, чтобы легче было читать, в норме их пишут одним словом. НАДH и ФАДH2 выделяются в ходе цикла Кребса, чтобы потом принять участие в переносе электронов в дыхательную цепь клетки. Иными словами, эти два вещества играют важнейшую роль в клеточном дыхании.
- АТФ, то есть аденозинтрифосфат. Это вещество имеет две связи, разрыв которых даёт большое количество энергии. Этой энергией снабжаются многие жизненно важные реакции;
Также выделяются вода и углекислый газ. Давайте отразим это на нашей схеме:
Кстати, весь цикл Кребса происходит в митохондриях. Именно там, где проходит и подготовительный этап, то есть превращение пирувата в ацетил КоА. Не зря кстати митохондрии называют “энергетическая станция клетки”.
Цикл Кребса как начало синтеза
Цикл Кребса удивителен тем, что он не только даёт нам ценные АТФ (энергию) и коферменты для клеточного дыхания. Если посмотрите на предыдущую схему, вы поймёте, что цикл Кребса – это продолжение процессов катаболизма. Но вместе с тем он является и первой ступенькой анаболизма. Как это возможно? Как один и тот же цикл может и разрушать, и создавать?
Оказывается, отдельные продукты реакций цикла Кребса могут частично отправляться на синтез новых сложных веществ в зависимости от потребностей организма. Например, на глюконеогенез – это синтез глюкозы из простых веществ, не являющихся углеводами.
Ещё раз:
- Реакции цикла Кребса каскадны. Они происходят одна за другой, и каждая предыдущая реакция запускает последующую;
- Продукты реакций цикла Кребса частично идут на запуск последующей реакции, а частично – на синтез новых сложных веществ.
Давайте попробуем отразить это на схеме, чтобы цикл Кребса был обозначен именно как точка пересечения распада и синтеза.
Голубыми стрелочками я отметил пути анаболизма, то есть создания новых веществ. Как видите, цикл Кребса действительно является точкой пересечения многих процессов и разрушения, и созидания.
Самое важное
- Цикл Кребса – перекрёстная точка метаболических путей. Им заканчивается катаболизм (распад), им начинается анаболизм (синтез);
- Продукты реакций Цикла Кребса частично идут для запуска следующей реакции цикла, а частично отправляются на создание новых сложных веществ;
- Цикл Кребса образует коферменты НАДH и ФАДН2, которые переносят электроны для клеточного дыхания, а также энергию в виде АТФ;
- Цикл Кребса происходит в митохондриях клеток.
Ната
Все очень понятно объяснили , доступным языком и ни чего лишнего )
Арзы
Очень все доступно обьяснено. Когда то я все это сдала на отлично на 2 курсе. Но после 20 лет практики все забыла. И стыдно стало. Вот теперь пытаюсь вспомнить, хотя больгинство моих коллег и не пытаются это знать. Спросите у своего семейного врача: зачем нужен цикл Кребса? А орнитиновый цикл?
Михаил.К
Вот-вот, 20 лет практики и всё забыто. А между тем нарушенный цикл Кребса, особенно при латентном ацидозе, является основой воспалительных процессов организма. Воспаление – основной фактор ускоренного старения и ранней смерти. Лечим не причину, а его следствие… увы.
Валентина
Спасибо,все забыла из.биохимии,очень доходчиво
Orest
Блестящее объяснение! Приходите ко мне в колледж читать фармакологию 😀
Инна
Спасибо огромное! Биофак тридцать лет назад плюс эта информация сразу расставляет все по местам: как мы питаемся, что мы едим и для чего нам это нужно! Явно не для получения удовольствия от пищи! А ведь многие люди уверены, что еда нужна, чтоб было ВКУСНО!
Михаил К.
РЕСПЕКТ !
Алексей
Все вроде понятно но при чем сдесь лимонная кислота про нее не слова?
Pavel
Лимонная кислота – это продукт первой из восьми реакций цикла Кребса. В следующей же статье вы можете увидеть их все)
Михаил
Белки и жиры у вас проходят стадию пирувата. Это – свойство только глюкозы. Смысла нет аминокислоты диссимилировать на составные. С жирами тоже-они целиком идут на коэнзим. В итоге, в ЦКТ вовлечены только глюкоза и жиры, читай, пируват и коэнзим. Именно поэтому при ИЗСД при нехватке глюкозы в клетке накапливаются кетоны. Я 33 года болею диабетом без осложнений. Если интересно-пишите.
Pavel
Добрый день, Михаил! Очень извиняюсь за столь запоздалый ответ. Я, конечно, могу ошибаться, но нам в университете рассказывали, что аминокислоты также могу превращаться в пируват, становясь таким образом метаболитами Цикла Кребса.
Посмотрите, пожалуйста, учебник по биохимии, например, “Биохимия, том 2” автора Страйера. Глава 18.7, “Судьба атомов углерода распавшихся аминокислот”.
Будьте здоровы!
Юлия Сергеевна
У моей дочери трескается кожа на пальцах рук, а теперь язык. Наверное неправильно работает цикл кребеса и ко всему я предполагаю, что взрывной характер так же изза не правильной работы митохондрий. Как наладить систему? Что посоветуете?
Pavel
Добрый день, Юлия Сергеевна. Неправильная работа цикла Кребса – это абстрактное заключение. Существуют так называемые наследственные ферментопатии – врождённые нарушения работы ферментов, в том числе и ферментов цикла Кребса.
Вашей дочери следует обследоваться у хороших специалистов. Я далёк от области изучения эндокринных нарушений (я студент меда – старшекурсник). Но я бы посоветовал начать с эндокринолога, обязательно сдать общий анализ крови и биохимию, показаться с ними знающему терапевту, а далее уже по результатам действовать.
Здоровья вам и вашей дочке!
Наталия
Здравствуйте! хочу попросить вашей помощи. Я читала книги спортивного физиолога Бориса Степановича Жерлыгина, он является основателем Клуба ПРОЩАЙ.ДИАБЕТ. Так вот он считает, что от диабета 2 типа спасает усиление цикла Крабса, потому что этот цикл-общий конечный путь окисления ацетильных групп, в которые в процессе катаболизма превращается большая часть органических молекул, играющих роль “клеточного топлива”(включая глюкозу).То есть чем мощнее цикл Крепса, тем больше глюкозы сгорает, а ее уровень в крови нормализуется полностью.
Объясните, пожалуйста, как это сделать практически? Какие упражнения для этого нужны,чтобы увеличить количество митохондрий ? Знаете ли вы что либо об этом?
Pavel
Добрый день, уважаемая Наталья. Я не нашёл в сети каких-либо сертификатов или иных документов, которые бы подтвердили хотя бы наличие высшего медицинского образования у Бориса Степановича.
Теперь о лечении диабета второго типа. Человек с такой патологией должен наблюдаться у хорошего, дипломированного врача-эндокринолога. Инсулин при диабете второго типа не всегда находится в недостатке, а лишь на определённом этапе течения болезни. Поэтому у значительного числа пациентов возможно лечение только приёмом специальных препаратов в виде таблеток. Что касается отмены инсулина – на стадии СД2, когда наступает дистрофия и атрофия бета-клеток поджелудочной железы, отказ от инсулина, с точки зрения современной доказательной медицины, может повлечь за собой очень грозные и опасные для жизни последствия.
Теперь об увеличении количеств митохондрий. Количество клеточных органелл (так называют органы клетки) всегда должно соответствовать той нагрузке, которой клетка подвергается. Я (студент 4-го курса мед. университета) ни разу не слышал о попытках искусственного увеличения органелл, в частности, митохондрий, для лечения сахарного диабета. И это при том, что СД изучался мной на 4-х предметах, я даже хотел отдельную статью про него написать. Вообще, насколько я знаю, проблема при СД 2-го типа заключается в том, что глюкоза не может попасть внутрь клетки. У меня вопрос к Борису Степановичу – как вообще влияет количество митохондрий на СД 2-го типа, если глюкоза до них просто не добирается из-за невозможности попасть в саму клетку? И ещё один вопрос. Его заявления чрезвычайно смелы и радикальны (дайте мне 70 больных диабетом и я больше половины из них “сниму” с инсулина). В каких авторитетных, рецензируемых научных журналах можно почитать о его методике?
Мария
по поводу белков в глюкозу, на сколько я помню у человека (изучала биохимию в 1м меде СПБ) у человека белки в глюкозу не преобразуются-именно поэтому диета при сахарном диабете белковая и крупа гречневая..И это существенная особенность. А вот у кошек белки в глюкозу преобразуются в том же цикле (что и понятно-они эволюционно строгие мясоеды) поэтому у кошек белковая диета никоим образом уровень глюкозы в крови не снижает. Пока писала, подумала о метаболизме у народов крайнего севера-питание рыбой и мясом, поняла что их энергия в жирах. То есть цикл Кребса не одинаков для человека и кошки. Хотя суть одна. Не пренебрегайте библиотеками и академическими изданиями. Автор статьи-проверьте и исправьте в случае подтверждения моих слов. Это важно. PS Возможно за 15 лет были сделаны новые открытия в данной области. Но, насколько я помню, были примеры бесчеловечных экспериментов при питании человека только белками он погибает. Источники не помню.
Pavel
Добрый день, Мария. Я не писал про то, что белки превращаются в глюкозу, это было бы действительно неграмотно. Чтобы быстро освежить ваши знания по главным путям метаболизма, а также про то, откуда берётся глюкоза, я рекомендую вам почитать главы про глюконеогенез и про судьбу всосавшихся аминокислот. Об этом, например, отлично пишут Берёзов и Коровкин в своём учебнике по биохимии. Когда я писал эту статью, я опирался именно на эту книгу. С уважением, Павел, medicine-boy
Елена
Спасибо огромное за статью. Как все быстро забывается, но… и также быстро восстанавливается- вот так лежит информация “в нужной комнатке мозга” и ждет своего часа. Павел, можно ли получить доступ к вашим соц сетям- в вк или ок? Возможно, там много очень интересной информации.
Pavel
Спасибо за отзыв, уважаемая Елена) Я подумываю завести сообщество вк или хотя бы отдельную страницу с логотипом сайта.
Дарья
Вау.
Всё было действительно максимально просто и понятно, спасибо вам большое!)
В меде не учусь, но иногда такой интерес к этой теме берёт – жуть. Хорошо, что нашла вас сайт, теперь смогу удовлетворять любопытство.
Пойду читать и другие статьи)
Pavel
Спасибо вам за отзыв! Буду стараться и дальше писать в таком же стиле)
Ольга
Павел здравствуйте . А как цикл Кребса связан с ожирением. я не медик и не биолог. можно также доступно пояснить как и Вы объяснили о цикле Кребса, или подсказать где можно найти и ознакомиться с данным вопросом. Благодарю.
Наталья
Павел, здравствуйте! Заинтересовалась препаратом Ветомгин 8.21 в описании указано, что активизирует цикл Кребса и случайно вышла на вашу статью. Спасибо за статью.
Мария
Я ветеринар и хотела разобраться с этим вопросом. Большое Вам спасибо. Максимально понятно разобрали ❤️
Валентин
Слишком слабо для будущего врача.
Saidjon
Как влияют гмо продукты при их употреблении на цикличность цикла Кребса и не нарушается ли его последовательность указанная в схемах?
Saidjon
Как изменяется цикличность цикла Кребса и не нарушается ли его последовательность указанная в схемах при недостатке аминокислоты аргинин?
Александр
спасибо, все просто идоходчиво.