วัฏจักรกรดซิตริก

วัฏจักรกรดซิตริก หรือ วัฏจักรเครบส์ () หรือ วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก เป็นวัฏจักรกลางในการผลิต ATP รวมทั้ง NADH + H+ และ FADH2 ที่จะเข้าสู่ปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นเพื่อสร้าง ATP ต่อไป เกิดขึ้นบริเวณเมทริกซ์ซึ่งเป็นของเหลวในไมโทคอนเดรีย โดยมีการสลายแอซิทิลโคเอนไซม์ เอ ซึ่งจะเกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และเก็บพลังงานจากปฏิกิริยาดังกล่าวไว้ในรูปของ NADH FADH2 และ ATP การย่อยสลายสารอาหารใด ๆ ให้สมบูรณ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำต้องเข้าวัฏจักรนี้เสมอ เป็นขั้นตอนการสร้างคาร์บอนไดออกไซด์มากที่สุดในการหายใจระดับเซลล์

ขั้นตอนของวัฏจักรเครบส์ 
 การผลิตอะเซติลโคเอ โดยเปลี่ยนไพรูเวตไปเป็นอะเซติลโคเอนไซม์ เอ ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมเลกุล 
 ปฏิกิริยาการออกซิเดชั่นของอะเซติลโคเอในวัฏจักรเครบส์ เกิดขึ้น 8 ขั้นตอนดังนี้
ปฏิกิริยาที่ 1 แอซิติลโคเอนไซม์ เอ จะรวมตัวกับกรดออกซาโลแอซิติกและน้ำ เป็นกรดซิตริก โดยอาศัยการเร่งการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ซิเตรตซินเทส (Citrate synthase) 

ปฏิกิริยาที่ 2 กรดซิตริกสูญเสียน้ำไป และกลายเป็นกรดซิสแอคอนิติก (Cisaconitic acid) โดยอาศัยการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ซิสแอคอนิเตส (Cisaconitase) แล้วกรดซิสแอคอนิติก รวมตัวกับน้ำเปลี่ยนไปเป็นกรดไอโซซิตริก (Isocitric acid) โดยอาศัยเอนไซม์ตัวเดิม

 ปฏิกิริยาที่ 3 กรดไอโซซิตริกถูกเปลี่ยนเป็นกรดแอลฟา-คีโตกลูตาริก (α-Ketoglutaric acid) ในปฏิกิริยานี้มีการสร้าง NADH + H+ จาก NAD+ และมีการดึง CO2 ออกด้วย เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาของขั้นตอนนี้คือ ไอโซซิเตรตดีไฮโดรจีเนส (Isocitrate dehydrogenase)

ปฏิกิริยาที่ 4 กรดแอลฟา-คีโตกลูตาริกจะทำปฏิกิริยากับโคเอนไซม์ เอ กลายเป็น ซักซินิลโคเอนไซม์ เอ (Succinyl CoA) ในขั้นตอนนี้มีการสร้าง CO2 และ NADH + H+ จาก NAD+ ด้วย เอนไซม์ที่ทำหน้าที่เร่งการเกิดปฏิกิริยาในขั้นตอนนี้คือ เอนไซม์แอลฟา-คีโตกลูตาเรต ดีไฮโดรจีเนส (α-Ketoglutarate dehydrogenase)

ปฏิกิริยาที่ 5 สารซักซินิลโคเอนไซม์ เอ เป็นสารที่มีพลังงานสูง เมื่อแตกตัวเป็นกรดซักซินิกจะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาสร้าง GTP ได้ 1 โมเลกุล (เทียบเท่า ATP 1 โมเลกุล) โดยการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ซักซินิลโอเอนไซม์ เอ ซินเทส (Succinyl CoA synthase) ปฏิกิริยานี้มีการเติม H2O จำนวน 1 โมเลกุล

ปฏิกิริยาที่ 6 กรดซักซินิกจะปล่อย 2H ให้แก่ FAD ได้เป็น FADH2 และกรดซักซินิกจะเปลี่ยนเป็นกรดฟิวมาริก (Fumaric acid) โดยมีเอนไซม์ซักซิเนตดีไฮโดรจีเนส (Succinate     dehydrogenase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาที่ 7 กรดฟิวมาริกถูกเติม H2O 1 โมเลกุล ได้ผลิตภัณฑ์เป็นกรดมาลิก (Malic acid) โดยมีเอนไซม์ฟิวมาเรส (Fumarase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาที่ 8 กรดมาลิกสูญเสีย 2H ให้แก่ NAD+ ได้ผลิตภัณฑ์เป็น  NADH + H+ และกรดออกซาโลแอซีติก โดยมีเอนไซม์มาเลตดีไฮโดรจีเนส (Malate dehydrogenase) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา กรดออกซาโลแอซิติกที่ได้จากปฏิกิริยาในขั้นตอนนี้จะไปรวมตัวกับแอซิติลโคเอนไซม์ เอ แล้วกลับเข้าสู่วัฏจักรเครปส์ในรอบถัด ๆ ไป

อ้างอิง 

 Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Biology / Neil A. Campbell, Jane B. Reece. - 8th ed., Benjamin Cummings, 2009

แหล่งข้อมูลอื่น 
 An animation of the citric acid cycle at Smith College
 A video of members of The Ohio State Marching Band enacting the Krebs cycle at YouTube
 Notes on citric acid cycle  at rahulgladwin.com
 A more detailed tutorial animation  at johnkyrk.com
 A citric-acid cycle self quiz flash applet  at University of Pittsburgh
 The chemical logic behind the citric acid cycle  at ufp.pt

วิถีเมแทบอลิซึม
ชีวเคมี
การหายใจระดับเซลล์