Citronskābes cikls

No Citronskābes cikls ir bioķīmisko reakciju cikls, ko izmanto organisko vielu sadalīšanai. Process tiek iestrādāts kopējā metabolismā un aizņem apmēram pusi no enerģijas ražošanas. Ja tiek traucēts citronskābes cikls, var būt mitohondriju slimība.

Kāds ir citronskābes cikls?

Citronskābes cikls ir metabolisma sabrukšanas ceļš, un tam ir liela nozīme šūnu metabolismā. Arī viņš to darīs Citronskābes cikls sauc un atbilst bioķīmisko reakciju ciklam. Citronskābes cikla centrā ir oksidēšanās, kuras laikā vielas tiek sadalītas, atbrīvojot elektronus.

Tādā veidā organiskās vielas tiek sadalītas citronskābes ciklā, lai varētu nodrošināt starpproduktus biosintēzei. Dzīvās būtnēs, kuru šūnās ir kodols, citohskābes cikls notiek šūnu mitohondriju matricā. Visās citās dzīvajās lietās tas atrodas citoplazmā.

Ja citronskābes cikls notiek apgrieztā secībā, to sauc par reducējošo citronskābes ciklu. Šāds reducējošs citronskābes cikls notiek, piemēram, oglekļa asimilācijā dažādu baktēriju ķermenī.

Citronskābes cikls ir nosaukts par citrātu, kas ir pazīstams kā citronskābes anjons. Hanss A. Krebs bija pirmais, kurš aprakstīja citronskābes ciklu, tāpēc ciklu sauc arī par Krebsa ciklu.

Funkcija un uzdevums

Citronskābes cikls nodrošina cilvēka organismu ar starpproduktiem organisko komponentu veidošanai. Turklāt tas tieši un netieši cilvēkiem piegādā enerģiju bioķīmiskajā formā. Olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu metabolisma sabrukšanas ceļi citronskābes ciklā notiek aktivētās etiķskābes veidā.

Sadalot cukurus, taukus un aminoskābes, kā starpprodukts veidojas acetil-CoA. Šis acetil-CoA tiek sadalīts CO2 un H2O citronskābes ciklā. Pirmais solis ir kondensāts. C-2 molekula no acetil-CoA tiek kondensēta kopā ar C-4 molekulu, lai citrātu, t.i., uz C-6 molekulu. Šis C-6 citrāts tagad ir sadalīts. Noārdīšanās notiek ar divkāršu CO2 izdalīšanos un rada C-4 savienojuma sukcinātu. Tam seko divpakāpju oksidēšana. C-4 savienojums kļūst par oksalacetātu, un var sākties jauns cikls.

Pēc katra cikla ir acetila atlikums, t.i., vēl viena C-2 molekula. Divas CO2 molekulas atstāj ciklu. Viena C-4 molekula tiek patērēta, veidojot vienu C-6 molekulu. Tikai tad, kad cirkulācija ir pabeigta, to var atjaunot. Pēc cikla pabeigšanas acetāts tiek oksidēts ūdenī un oglekļa dioksīdā. Atsevišķās reakciju stadijās notiek hidratācija, dehidratācija, dehidratācija un dekarboksilēšana.

Ņemot vērā visas citronskābes cikla atzarojumus, var runāt par cikla savienošanu ar visu metabolismu. Tādējādi cikls kalpo arī anabolisko metabolisma ceļu sagatavošanai. Enerģiju nodrošina tikai četras alfa-ketoglutarāta, izocitrāta, malāta un sukcināta dehidrācijas. Šī enerģijas piegāde ir saistīta ar oksidāciju, kurā HCO2 notiek elpošanas ķēdes ietvaros. Šī enerģija ir nepieciešama elpošanas ķēdē kā daļa no oksidatīvās fosforilēšanas, lai no adenozīndifosfāta iegūtu ATP.

Tāpēc oksidēšanās citronskābes ciklā ir cieši saistīta ar enerģijas saglabāšanu elpošanas ķēdē. Tāpēc apmēram puse no visām enerģijas ražošanas reakcijām notiek metabolismā citronskābes cikla laikā.

Slimības un kaites

Anomālijas un mitohondriju bojājumi ir zināmi arī kā mitohondriopātijas. Ar šādām kroplībām citronskābes cikls nevar notikt parastajā apjomā. Enerģija vairs nav pieejama pietiekamā daudzumā ATP veidā. Tādēļ pacienti jūtas vāji, noguruši un izsmelti.

Mitohondriju patoloģijas var vai nu mantot, vai arī iegūt vides ietekmē. Starp abām formām bieži ir saistība. Piemēram, iedzimtā forma bieži paliek bez simptomiem, līdz slimības uzliesmojums tiek iniciēts apkārtējās vides ietekmē.

Šūnu nepietiekama enerģijas piegāde mūsdienās tiek uzskatīta par iespējamu dažādu neirodeģeneratīvu slimību cēloni. Vēzis un sirds un asinsvadu slimības tagad ir saistītas arī ar traucētu šūnu metabolismu mitohondiāla ceļa nozīmē.

Atkarībā no tā, kuri procesi tiek traucēti mitohondrijās, mēs runājam par dažādām mitohondriju patoloģijām. Ja, piemēram, tiek traucēta piruvāta sadalīšanās, glikozes dedzināšana vairs nevar notikt pietiekami, un glikozes sadegšanas galaprodukts, t.i., glikolīze, nevar migrēt citronskābes ciklā. Visbiežāk pirms šīs parādības notiek mutācija ar X saistītā semidominantā mantojumā.

Tomēr var būt arī mitohondriju patoloģijas ar citu iedarbību uz citronskābes ciklu. Acetil-CoA tiek tālāk apstrādāta glikolīzes ciklā. Tas ir priekšpēdējais solis ogļhidrātu sadedzināšanā, kas notiek pirms elpošanas ķēdes. Ja šis process tiek traucēts, var būt atbildīgs par ketoglutarāta dehidrogenāzes trūkumu, piemēram, enzīma deficītu. Iespējamais cēlonis var būt arī fumarāzes trūkums.

Mitohondriju patoloģijas tiek izteiktas pienskābes pārslodzē, kas savukārt ir saistīta ar piruvāta uzkrāšanos pirms citronskābes cikla. Simptomi parasti ir muskuļu un neiroloģiskas sūdzības. Mitohondriju patoloģijas atšķiras ar mutāciju skaitu mitohondrijās, bet parasti tās ātri progresē. Pašlaik nav pieejami cēloņsakarības ārstēšanas varianti kā terapeitiski pasākumi, tikai simptomātiska ārstēšana.