Citratų ciklas: funkcija, vaidmuo ir ligos

Citrato ciklas yra biocheminių reakcijų ciklas, skirtas organinėms medžiagoms skaidyti. Procesas yra įtrauktas į bendrą medžiagų apykaitą ir perima apie pusę jame pagaminamos energijos. Jei sutrinka citrato ciklas, gali pasireikšti mitochondriopatija.

Kas yra citrato ciklas?

Gyvuose organizmuose, kurių ląstelės turi branduolį, citrato ciklas vyksta ląstelių mitochondrijų matricoje. Citrato ciklas yra metabolinio skaidymo kelias ir todėl vaidina svarbų vaidmenį ląstelių metabolizme. Jis taip pat vadinamas citrinos rūgštis ciklas ir atitinka biocheminių reakcijų ciklą. Citrato ciklo centras yra oksidacija, kurios metu medžiagos išskaidomos išsiskiriant elektronams. Viduje konors citrinos rūgštis ciklo metu organinės medžiagos yra skaidomos tokiu būdu, kad būtų gaunami tarpiniai produktai biosintezei. Organizmuose, kurių ląstelės turi branduolį, citrato ciklas vyksta ląstelių mitochondrijų matricoje. Visuose kituose organizmuose jis yra lokalizuotas citoplazmoje. Kai citrato ciklas vyksta atvirkštine tvarka, jis vadinamas redukciniu citrato ciklu. Toks redukcinis citrato ciklas yra, pavyzdžiui, asimiliuojant anglis organizme įvairių bakterijos. Citratų ciklas turi savo pavadinimą dėl citrato, kuris yra žinomas kaip citrinos rūgštis. Hansas A. Krebsas pirmasis aprašė citratų ciklą, todėl ciklas dar vadinamas Krebso ciklu.

Funkcija ir užduotis

Citrato ciklas suteikia žmogaus organizmui tarpinių medžiagų organiniams komponentams kurti. Jis taip pat tiesiogiai ir netiesiogiai teikia energiją žmonėms biocheminiu pavidalu. Baltymų, riebalų ir angliavandenių apykaitos skaidymo keliai susitinka suaktyvėjusio citrato ciklo metu acto rūgštis. Skaidant cukrų, riebalus ir amino rūgštys, acetil-CoA susidaro kaip tarpinis produktas. Citrinų rūgšties cikle šis acetil-CoA skaidomas iki CO2 ir H2O. Pirmasis žingsnis yra kondensatas. Taigi acetil-CoA C-2 molekulė kondensuojama kartu su C-4 molekule, kad susidarytų citratas, ty C-6 molekulė. Šis C-6 citratas dabar yra suskaidytas. Skilimas vyksta du kartus skaidant CO2 ir gaunamas C-4 junginio sukcinatas. Po to seka oksidacija dviem etapais. Taigi C-4 junginys tampa oksaloacetatu ir gali prasidėti naujas ciklas. Po kiekvieno ciklo lieka acetilo liekana, ty dar viena C-2 molekulė. Du CO2 molekulės kiekvienas palieka ciklą. Procese sunaudojama po vieną C-4 molekulę, formuojant vieną C-6 molekulę. Tik pasibaigus ciklui, jis gali būti vėl suformuotas. Pabaigus ciklą, acetatas oksiduojasi iki vanduo ir anglis dioksidas. Atskiri reakcijos etapai vyksta per drėkinimą, dehidratacija, dehidrogenavimas ir dekarboksilinimas. Atsižvelgiant į visas citrato ciklo šakas, galima sakyti, kad ciklas yra susijęs su visa medžiagų apykaita. Taigi ciklas taip pat naudojamas paruošti anabolinius metabolizmo kelius. Energiją teikia tik keturios alfa-ketoglutarato, izocitrato, malato ir sukcinato dehidracijos. Ši energijos tiekimo priežastis yra oksidacija, kurią HCO2 patiria kaip kvėpavimo grandinės dalį. Kvėpavimo grandinėje ši energija reikalinga kaip oksidacinio fosforilinimo dalis, kad iš jos būtų gaminamas ATP adenozino difosfatas. Taigi oksidacija citrato cikle yra glaudžiai susijusi su energijos gavimu kvėpavimo grandinėje. Maždaug pusė visų energijos gamybos medžiagų apykaitoje reakcijų vyksta per citratų ciklą.

Ligos ir sutrikimai

Apsigimimai ir žala mitochondrijos taip pat žinomos kaip mitochondriopatijos. Tokių apsigimimų atveju citrato ciklas negali vykti įprastu mastu. Taigi energija nebeteikiama tinkamai ATP pavidalu. Todėl pacientai jaučiasi silpni, pavargę ir pavargę. Mitochondrijų patologijos gali būti paveldimos arba įgytos įtakojant aplinką. Tarp šių dviejų formų dažnai yra koreliacija. Pavyzdžiui, paveldima forma dažnai išlieka besimptomė, kol aplinkos poveikis neprasideda. Nepakankamas ląstelių energijos tiekimas dabar laikomas galima įvairių neurodegeneracinių ligų priežastis.Vėžys širdies ir kraujagyslių ligos dabar taip pat siejamos su sutrikusia ląstelių apykaita mitochondrijų disfunkcijos prasme. Priklausomai nuo procesų mitochondrijos yra sutrikę, yra kalbėti skirtingų mitochondrijų patologijų. Jei, pavyzdžiui, piruvatas sutrinka degradacija, deginimas of gliukozė nebegali vykti adekvačiai, o galutinis gliukozės degimo produktas, ty glikolizė, negali pereiti į citrato ciklą. Dažniausiai prieš šį reiškinį įvyksta mutacija X susietame pusiau dominuojančiame paveldėjime. Tačiau gali pasireikšti ir mitochondrijų patologijos, turinčios kitokio poveikio citratų ciklui. Acetil-CoA toliau apdorojamas cikle iš glikolizės. Tai priešpaskutinis angliavandenių deginimo etapas, vykstantis prieš kvėpavimo grandinę. Jei šis procesas sutrikdytas, gali būti atsakingas, pavyzdžiui, ketoglutarato dehidrogenazės trūkumas, ty fermento trūkumas. Galima priežastis gali būti ir fumarazės trūkumas. Mitochondrijų patologijos pasireiškia a pieno rūgšties perkrova, kuri savo ruožtu yra dėl piruvatas spūstis prieš citrato ciklą. Simptomai paprastai būna raumenų ir neurologiniai skundai. Mitochondrijų patologijos skiriasi nuo mutavusių mitochondrijos, bet paprastai progresuoja greitai. Šiuo metu nėra jokio priežastinio gydymo būdo kaip terapinio priemonės, tik simptominis gydymas.