SHKOLLA E MESME E QYTETIT TË SHKUPIT “CVETAN DIMOV”- SHKUP DETYRË PROJEKTUESE Lënda: Kimi Zgjedhore Tema: Cikli i Krebsit Mentor: Punoi: Ibrahim Bekteshi Bujar Saliu SHKUP 2023/24 Përmbajtja 1.Hyrja……………………………………………………………………………2 2. Frymëmarrja qelizore…………………………………………………………3 3.Cikli i Krebsit…………………………………………………………………..4 4. Fillimi i ciklit të KREBSIT……………………………………………………6 5. Hapat e ciklit të Krebs………………………………………………………....7 6. Përfitimi i Acetil CoA ………………………………………………………….8 7. Fosforilimi oksidativ……………………………………………………………9 8. Etapat kryesore të fosforilimit oksidativ…………………………………….10 9.Enizmat respiratore……………………………………………………………11 1 Hyrje Në Universitetin e Sheffield, Krebs dhe William Arthur Johnson hetuan frymëmarrjen qelizore me anë të së cilës oksigjeni konsumohej për të prodhuar energji nga shpërbërja e glukozës. Krebs më herët i kishte sugjeruar Warburgut ndërsa punonin së bashku në Gjermani se duke përdorur një manometër mund të ishte e mundur të zbulohej konsumi i oksigjenit dhe të identifikohej reaksioni kimik në metabolizmin e glukozës. Warburg e kishte refuzuar kategorikisht idenë. Në Sheffield, Krebs punoi fuqishëm për të identifikuar një reaksion kimik të mundshëm dhe doli me rrugë të shumta hipotetike. Duke përdorur manometrin ai testoi ato hipoteza një nga një. Një hipotezë që përfshin suksinatin, fumaratin dhe malatin doli të ishte e dobishme sepse të gjitha këto molekula rritën konsumin e oksigjenit në muskulin e gjirit të pëllumbit. Në vitin 1937, biokimistët gjermanë Franz Knoop dhe Carl Martinus kishin demonstruar një sërë reaksionesh duke përdorur citratin që prodhonte oksaloacetat. Krebs e kuptoi se këto molekula mund të ishin ndërmjetësit që mungojnë për një reagim të tillë. Pas katër muajsh punë eksperimentale për të mbushur boshllëqet, Krebs dhe Johnson ia dolën të vendosnin sekuencën e ciklit kimik, të cilin e quajtën "cikli i acidit citrik".1 Njihet gjithashtu si "cikli i Krebsit" ose "cikli i acidit trikarboksilik (TCA)". Hans Krebs 2 1 https://en.wikipedia.org/wiki/Hans_Krebs_(biochemist)#:~:text=Sir%20Hans%20Adolf%20Krebs%2C%20FRS,Britis h%20biologist%2C%20physician%20and%20biochemist. Frymëmarrja qelizore Para se të fillojmë të shpjegojmë se çfarë është cikli i Krebs, duhet të kujtojmë se frymëmarrja qelizore përbëhet nga tre faza. Le të shohim secilën nga fazat: Glikoliza- Ky është procesi me të cilin glukoza ndahet në pjesë më të vogla. Gjatë këtij procesi formohet piruvati ose acidi piruvik i cili do të çojë në Acetil-CoA. Cikli i Krebsit: Në ciklin Krebs, Acetil-CoA oksidohet në CO2. Zinxhiri i frymëmarrjes: këtu pjesa më e madhe e energjisë prodhohet nga transferimi i elektroneve nga hidrogjeni. Kjo energji lind nga eliminimi i substancave pjesëmarrëse në të gjitha hapat e mëparshëm. 3 Cikli i Krebsit Cikli i Krebsit ose acideve trikarboksilike paraqet proces në të cilën metabolizohen produktet intermediare të glucideve, lipideve dhe proteinave me ç´rast lirohet energjia e cila është e nevojshme për organizmin. Cikli i krebsit fillon nga mbetjët acetile të: 1. Produktit të glikolizes 2. Beta oksidimit të acideve yndyrore 3. Dezaminimi oksidues të disa aminoacideve Vendi ku kryhet ky cikel janë mitokondriet qelizore. Për zbërthimin e acetil KoA në ciklin e krebsit është e nevojshme që mitokondriet të kenë numer të mjaftueshem të molekulave të acidit oksal acetik.Acidi oksal acetik sintetizohet në mitoknondrie nga acidi piruvik. Në këto raste është e nevojshme energjia e cila fitohet nga zberthimi i një molekule të ATP në prani të joneve të Mn. 4 Qëllimi përfundimtar i ciklit Krebs është për të nxitur ndarjen e produkteve përfundimtare të metabolizmit të karbohidrateve, lipideve dhe disa aminoacideve. Të gjitha këto substanca që futen në trup përmes ushqimit shndërrohen në AcetilCoA me çlirimin e CO2 dhe H2O dhe sintezën e ATP.Këtu gjenerohet energjia që qelizat duhet të përdorin për të kryer funksionet e tyre. Midis fazave të ndryshme të ciklit të acidit citrik gjejmë ndërmjetës të ndryshëm që përdoren si pararendës në biosintezën e aminoacideve dhe biomolekulave të tjera. Përmes ciklit të Krebs energjinë e marrim nga molekulat e ushqimit organik dhe transferohen në molekula mbetet për të eksportuar energjinë për përdorim në aktivitetet qelizore. Me këtë energji ne mund të kryejmë funksionet tona jetësore dhe aktivitetet fizike të ditës sonë të përditshme.Në ciklin Krebs ka disa reaksione kimike kryesisht oksiduese. Të gjitha këto reagime kanë nevojë për oksigjen për të ndodhur. Çdo reaksion kimik ka pjesëmarrjen e disa enzimave që gjenden në mitokondri. Këto enzima janë përgjegjëse për katalizimin e reaksioneve. Kur flasim për katalizimin e një reagimi, i referohemi rritjes së shpejtësisë së tij. Ka katalizatorë të shumtë që ndihmojnë reagimet kimike të ndodhin më shpejt se normalisht. 5 Fillimi i ciklit të KREBSIT Acetil koenzima A përbëhet nga grupi acetil me dy karbone i lidhur te koenzima A. Më tej grupi acetil transferohet nga CoA në një molekulë me katër karbone dhe prodhon acidin citrik duke filluar kështu faza e dytë e frymëmarrjes qelizore që quhet cikli i Krebsit në kujtim të biokimistit që i përshkroi këto reaksione më 1937. Cikli i acidit citric Qëllimi i ciklit të acidit citrik është shkëputja e atomeve të hidrogjenit nga molekulat organike dhe transferimi i tyre te koenzimat. Ky varg reaksionesh fillon me acidin oksalacetik dhe përfundon po me riformimin e tij, prandaj dhe është emërtuar cikël. Gjatë ciklit shkëputen dy atomet e karbonit që u shtuan dhe ripertërihet në përfundim prap vargu me katër karbone. Dy atomet e karbonit të grupit acetil bashkohen me atomet e oksigjenit për të formuar dyoksid karboni në trajtë produkti mbeturine metabolike. Atomet e hidrogjenit kapen nga koenzima NAD dhe FAD duke i shndërruar këto në trajtën e tri molekulave NADH+H+ dhe një FADH2. Në tërë reaksionet e ciklit përftohet një molekulë ATP. Pjesa më e madhe e energjisë do të çlirohet kur koenzimat e reduktuara do të transferojnë jonet H+ në hapësirën midis dy cipave dhe prej andej në matriksin e mitokondrive. 6 Hapat e ciklit të Krebsit Siç kemi përmendur më parë, në këtë cikël ka reagime të ndryshme kimike që kërkojnë të ndodhin oksigjen. Reagimi i parë i të gjitha është dekarboksilimi oksidativ i piruvatit. Në këtë reagim, glukoza e marrë nga degradimi i hidrateve tullac shndërrohet në dy molekula të acidit piruvik ose piruvatit. Glukoza degradohet përmes Glikolizës dhe bëhet një burim i rëndësishëm i AcetilCoA. Dekarboksilimi oksidativ i pirvatit fillon me ciklin e acidit citrik. Ky reaksion kimik korrespondon me eliminimin e dioksidit të karbonit dhe piruvatit që gjenerohet në grupin acetil që lidhet me koenzimin A. Në këtë reaksion kimik, NADH prodhohet si një molekulë bartëse e energjisë.Me formimin e molekulës acetil-CoA, cikli i Krebs fillon në matricën e mitokondrisë. Objektivi është integrimi i një zinxhiri oksidimi qelizor për të oksiduar karbonët dhe për t'i kthyer ato në dioksid karboni. Për të gjitha këto reaksione kimike keni nevojë për praninë e oksigjenit. Prandaj, procesi i frymëmarrjes qelizore është mjaft i rëndësishëm. Cikli i Krebs fillon me enzimën citrate sintetazë që shërben për katalizimin e reaksionit kimik të transferimit të grupit acetil në acidin oksaloacetik që formon acid citrik dhe çlirimin e koenzimës A. Emri i ciklit lidhet me formimin e acidit agrumet dhe të gjitha reaksionet kimike që ndodhin këtu. 7 Përftimi i Acetil CoA Pasi futet në mitokondri, secila nga molekulat e acidit piruvik fillimisht lëshon një atom karboni në një reaksion kompleks ku merrë pjesë NAD dhe shtohet një koenzimë e quajtur koenzima A që shkurt shënohet CoA. Nga ky reaksion çlirohet një molekulë dyoksid karboni, një molekulë NADH+H+ dhe një molekulë e acetil CoA. Acetyl CoA është një molekulë e nevojshme për të nisur ciklin e acidit citric, por jo vetëm. Ndaj edhe është e domosdoshme qe molekulat e acidit piruvik te shnderrohen ne Acetil CoA, perpara se te nise cikli i reaksioneve te acidit citric (Krebs). Formimi i acidit citric eshte hallka e pare e vargut te reaksioneve enzimatike qe qhet cikli i acidit citric, ose cikli i Krebsit. Qellimi i ciklit eshte shkeputja e atomeve te hidrogjenit nga molekulat organike dhe transferimi i tyre tek koenzimat. 8 Fosforilimi oksidativ Fosforilimi oksidativ është faza e fundit e frymëmarrjes qelizore që kryhet në sistemin e transportit të elektroneve. Sistemi i transportit të elektroneve është përqendruar në membranën e brendshme të mitokondrive në formë zinxhiri. Këto elektrone çlirohen nga koenzimat e reduktuara NADH+H+ dhe FADH2. 2 Sistemi i transportit të elektroneve është një sekuencë metalproteinash që quhen citokrome (nga cyto-qelizë dhe chroma=ngjyrë). Çdo citokrom ka dy komponent: një proteinë dhe një pigment. Proteina është e zhytur në membranën e brendshme të mitokondrisë dhe qarkohet nga kompleksi i pigmentit i cili përmban një jon metal hekur (Fe3+) ose bakër (Cu2+).Aty përmban katër citokrome : b,c,a dhe a3. Skena e zingjirit të transportit të elektronëve 9 2 https://www.slideshare.net/Infermieriepergjithshme/cikli-i-krebsit#1 Etapat kryesore të fosforilimit oksidativ 1.Një koenzimë merr një çift atomesh hidrogjeni nga molekulat e substratit. Për molekula të substrateve të ndryshme përdoren koenzima të ndryshme. 2. Çdo atom hidrogjeni jonizohet në H+ duke dhënë një elektron në sistemin e transportit të elektroneve. Jonet e hidrogjenit futen në hapësirën ndërmjet membranës së brendshme dhe të jashtme të mitokondrisë. 3. Në fund të sistemit të transportit të elektroneve një atom oksigjeni kap një elektron dhe kthehet në një jon oksigjeni (0-). Ky jon ka një afinitet të lartë për jonet hidrogjen (H+); ai kombinohet lehtë me jonet e hidrogjenit nga etapa 2 dhe 3 duke formuar ujë. Koenzimat e matriksit të mitokondrive dhe citokromet e zinxhirit të transportit të elektroneve nuk prodhojnë drejtpërdrejt ATP. Ato krijojnë kushtet e nevojshme për prodhimin e ATP. Në etapat 2 dhe 3 jonet e3 hidrogjenit transportohen përmes membranës së brendshme të mitokondrive. Këto jone nuk mund të difuzojnë përmes pjesës lipidike të membranës, kështu që krijohet një gradient i madh i përqendrimit të joneve hidrogjen në membranën e brendshme të mitokondrive. Ky gradient përqendrimi bëhet shkak i një gradienti elektrik sepse jonet e hidrogjenit bartin ngarkesa pozitive dhe elektronet që mbeten në anën e brendshme të membranës janë të ngarkuara negativisht. Kështu, nga veprimi i sistemit të transportit të elektroneve krijohet një gradient i madh elektrokimik përmes membranës së brendshme të mitokondrive. 10 3 https://www.slideshare.net/Infermieriepergjithshme/cikli-i-krebsit#1 Enzimat respiratore Në procesin e kimioosmozës, lëvizja e joneve për shkak të këtij gradienti elektrokimik, bëhet shkak i prodhimit të ATP. Kur jonet e hidrogjenit kthehen mbrapsh për në matriks përmes një enzime respiratore (të frymëkëmbimit), lëvizja e tyre furnizon energjinë e nevojshme për shndërrimin e ADP në ATP. Rifutja e joneve hidrogjen në matriks jep gjithë energjinë e nevojshme për të prodhuar tre molekula ATP. Kur qeliza ka përmbajtje të ulët glukoze atëhere substrati i nevojshëm për ciklin e acidit citrik sigurohet nga shpërbërja e lëndëve të tjera ushqyese që përmban qeliza Përmbledhje e sintezës së ATP Bilanci energjetik i fosforilimit oksidaitv Fosforilimi oksidativ përbën mekanizmin kryesor për prodhimin e ATP Procesi kërkon si atomet e hidrogjenit dhe oksigjenin. Procesi përfundon kur elektronet kalojnë nga sistemi i transportit të elektronëve në një atom oksigjen. 11 Literaturë e shfrytëzuar nga: https://en.wikipedia.org/wiki/Hans_Krebs_(biochemist)#:~:text=Sir%20Hans %20Adolf%20Krebs%2C%20FRS,British%20biologist%2C%20physician% 20and%20biochemist. https://www.renovablesverdes.com/sq/Cikli-i-Krebsit/ file:///C:/Users/User/Documents/365052128-4-Cikli-i-Krebsit.pdf https://www.slideshare.net/Infermieriepergjithshme/cikli-i-krebsit#1