Citrátový cyklus je cyklus biochemických reakcií, ktoré slúžia na rozklad organickej hmoty. Proces je zakomponovaný do celkového metabolizmu a zaberá asi polovicu produkcie energie v ňom. Ak je citrátový cyklus narušený, môže byť prítomná mitochondriopatia.
Čo je to citrátový cyklus?
V živých organizmoch, ktorých bunky majú jadro, sa citrátový cyklus vyskytuje v mitochondriálnej matrici buniek. Citrátový cyklus je metabolickou degradačnou cestou a ako taký hrá dôležitú úlohu v bunkovom metabolizme. Hovorí sa mu tiež kyselina citrónová cyklu a zodpovedá cyklu biochemických reakcií. Centrom citrátového cyklu je oxidácia, pri ktorej sa látky degradujú uvoľňovaním elektrónov. V kyselina citrónová cyklu sa organické látky štiepia týmto spôsobom, aby poskytli medziprodukty pre biosyntézu. V organizmoch, ktorých bunky majú jadro, prebieha citrátový cyklus v mitochondriálnej matrici buniek. Vo všetkých ostatných organizmoch je lokalizovaný v cytoplazme. Keď citrátový cyklus prebieha v opačnom poradí, nazýva sa to reduktívny citrátový cyklus. Takýto reduktívny citrátový cyklus je prítomný napríklad pri asimilácii uhlík v tele rôznych baktérie. Citrátový cyklus vďačí za svoj názov citrátu, ktorý je známy ako anión kyselina citrónová. Hans A. Krebs ako prvý opísal citrátový cyklus, preto sa tento cyklus nazýva aj Krebsov cyklus.
Funkcia a úloha
Citrátový cyklus poskytuje ľudskému organizmu medziprodukty na tvorbu organických zložiek. Tiež poskytuje energiu ľuďom priamo a nepriamo v biochemickej forme. Odbúravacie dráhy metabolizmu bielkovín, tukov a sacharidov sa stretávajú v citrátovom cykle vo forme aktivovaného octová kyselina. Počas štiepenia cukrov, tukov a aminokyseliny, vzniká acetyl-CoA ako medziprodukt. Tento acetyl-CoA sa v cykle kyseliny citrónovej degraduje na CO2 a H2. Prvým krokom je kondenzácia. Molekula C-2 acetyl-CoA je teda kondenzovaná spolu s molekulou C-4 za vzniku citrátu, tj. Molekuly C-6. Tento C-6 citrát je teraz degradovaný. Degradácia sa uskutočňuje pri dvojitom štiepení CO2 a vedie k vzniku sukcinátu zlúčeniny C-4. Potom nasleduje oxidácia v dvoch krokoch. Zlúčenina C-4 sa tak stáva oxaloacetátom a môže sa začať nový cyklus. Po každom cykle zostáva acetylový zvyšok, tj. Ešte jedna molekula C-2. Dva CO2 molekuly každý opustí cyklus. Každá z týchto molekúl C-4 sa spotrebuje pri tomto procese a vytvorí sa jedna molekula C-6. Iba keď je cyklus dokončený, môže sa formovať späť. Po úplnom dokončení cyklu to vedie k oxidácii acetátu na voda a uhlík oxid. Jednotlivé kroky reakcií prebiehajú prostredníctvom hydratácie, dehydratácia, dehydrogenácia a dekarboxylácia. Ak vezmeme do úvahy všetky vetvy citrátového cyklu, dá sa povedať, že cyklus je prepojený s celým metabolizmom. Cyklus teda slúži aj na prípravu anabolických metabolických dráh. Energiu dodávajú iba štyri dehydratácie alfa-ketoglutarátu, izocitrátu, malátu a sukcinátu. Toto poskytnutie energie je spôsobené oxidáciou, ktorú HCO2 prechádza ako súčasť dýchacieho reťazca. V dýchacom reťazci je táto energia potrebná ako súčasť oxidačnej fosforylácie na výrobu ATP adenozín difosfát. Oxidácia v citrátovom cykle je teda pevne spojená s príjmom energie v dýchacom reťazci. Približne polovica všetkých reakcií na výrobu energie v metabolizme preto prebieha prostredníctvom citrátového cyklu.
Choroby a poruchy
Malformácie a poškodenia mitochondrie sú tiež známe ako mitochondriopatie. Pri takýchto malformáciách nemôže citrátový cyklus prebiehať v obvyklom rozsahu. Energia tak už nie je primerane poskytovaná vo forme ATP. Pacienti sa preto cítia slabí, unavení a unavení. Mitochondriálne patológie môžu byť zdedené alebo získané prostredníctvom vplyvov prostredia. Medzi týmito dvoma formami často existuje korelácia. Napríklad zdedená forma často zostáva asymptomatická, až kým ju nezačnú ovplyvňovať vplyvy prostredia. Nedostatočný prísun energie do buniek sa dnes považuje za možnú príčinu rôznych neurodegeneratívnych chorôb.Rakovina a kardiovaskulárne choroby sú teraz tiež spojené s narušeným bunkovým metabolizmom v zmysle mitochondriálnej dysfunkcie. Podľa toho, ktoré procesy v mitochondrie sú narušené, existuje hovoriť rôznych mitochondriálnych patológií. Ak napríklad pyruvát je narušená degradácia, horiace of glukóza už nemôže adekvátne prebiehať a konečný produkt spaľovania glukózy, tj. glykolýza, nemôže migrovať do citrátového cyklu. Najčastejšie tomuto javu predchádza mutácia X-viazanej semidominantnej dedičnosti. Môžu však byť prítomné aj mitochondriálne patológie s inými účinkami na citrátový cyklus. Acetyl-CoA sa ďalej v cykle spracováva z glykolýzy. Toto je predposledný krok spaľovania sacharidov, ku ktorému dochádza pred dýchacím reťazcom. Ak je tento proces narušený, môže byť zodpovedný napríklad nedostatok ketoglutarát dehydrogenázy, tj. Nedostatok enzýmu. Možnou príčinou môže byť aj nedostatok fumarázy. Mitochondriálne patológie sa prejavujú v a kyselina mliečna preťaženie, ktoré je zase spôsobené pyruvát preťaženie pred citrátovým cyklom. Príznaky sú zvyčajne svalové a neurologické ťažkosti. Mitochondriálne patológie sa líšia počtom mutovaných mitochondrie, ale zvyčajne postupujú rýchlo. V súčasnosti nie sú k dispozícii žiadne príčinné spôsoby liečby ako terapeutické Opatrenia, iba symptomatická liečba.
