Citratni cikel je cikel biokemijskih reakcij, ki služi razgradnji organskih snovi. Postopek je vgrajen v celoten metabolizem in v njem prevzame približno polovico energije. Če je citratni cikel okvarjen, je lahko prisotna mitohondriopatija.
Kaj je citratni cikel?
V živih organizmih, katerih celice imajo jedro, se citratni cikel pojavi v mitohondrijskem matriksu celic. Citratni cikel je pot razgradnje presnove in kot tak igra pomembno vlogo pri celični presnovi. Imenuje se tudi citronska kislina cikel in ustreza ciklu biokemijskih reakcij. Središče citratnega cikla je oksidacija, pri kateri se snovi razgradijo s sproščanjem elektronov. V citronska kislina cikla se organske snovi na ta način razgradijo, da se dobijo vmesni proizvodi za biosintezo. V organizmih, katerih celice imajo jedro, se citratni cikel odvija v mitohondrijski matrici celic. V vseh drugih organizmih je lokaliziran v citoplazmi. Kadar se citratni cikel odvija v obratnem vrstnem redu, se to imenuje reduktivni citratni cikel. Tak redukcijski ciklični citrat je na primer prisoten pri asimilaciji ogljika v telesu različnih bakterije. Citratni cikel svoje ime dolguje citratu, ki je znan kot anion citronska kislina. Hans A. Krebs je prvi opisal citratni cikel, zato cikel imenujemo tudi Krebsov cikel.
Funkcija in naloga
Citratni cikel zagotavlja vmesne snovi za človeški organizem, da gradi organske sestavine. Prav tako zagotavlja človeku energijo neposredno in posredno v biokemični obliki. Poti razgradnje presnove beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov se v ciklu citratov srečajo v obliki aktiviranega ocetna kislina. Med razgradnjo sladkorjev, maščob in aminokisline, acetil-CoA nastane kot vmesni produkt. Ta acetil-CoA se v ciklu citronske kisline razgradi na CO2 in H2O. Prvi korak je kondenzacija. Tako molekula C-2 acetil-CoA kondenzira skupaj z molekulo C-4, da nastane citrat, torej molekula C-6. Ta citrat C-6 se zdaj razgradi. Razgradnja poteka pod dvojnim cepljenjem CO2 in povzroči nastanek spojine C-4 sukcinat. Sledi oksidacija v dveh korakih. Spojina C-4 tako postane oksaloacetat in nov cikel se lahko začne. Po vsakem ciklusu ostane acetilni ostanek, torej še ena molekula C-2. Dva CO2 molekule vsak zapusti cikel. V procesu se porabi po ena molekula C-4, ki tvori eno molekulo C-6. Šele ko je cikel končan, se lahko ponovno oblikuje nazaj. Ko je cikel popolnoma zaključen, to povzroči oksidacijo acetata v vode in ogljika dioksid. Posamezni koraki reakcij potekajo s hidracijo, dehidracija, dehidrogenacija in dekarboksilacija. Glede na vse veje citratnega cikla lahko rečemo, da je cikel medsebojno povezan s celotno presnovo. Tako cikel služi tudi za pripravo anaboličnih presnovnih poti. Za energijo poskrbijo le štiri dehidracije alfa-ketoglutarata, izocitrata, malata in sukcinata. Ta oskrba z energijo je posledica oksidacije, ki jo HCO2 prehaja kot del dihalne verige. V dihalni verigi je ta energija potrebna kot del oksidativne fosforilacije za proizvodnjo ATP adenozin difosfat. Tako je oksidacija v citratnem ciklu tesno povezana s prejemom energije v dihalni verigi. Približno polovica vseh reakcij za proizvodnjo energije v metabolizmu se torej pojavi skozi citratni cikel.
Bolezni in motnje
Malformacije in poškodbe mitohondriji so znane tudi kot mitohondriopatije. Pri takih malformacijah citratni cikel ne more potekati v običajnem obsegu. Energija tako ni več primerno zagotovljena v obliki ATP. Bolniki se zato počutijo šibke, utrujene in utrujene. Mitohondrijske patologije lahko podedujemo ali pridobimo z vplivi okolja. Pogosto obstaja povezava med obema oblikama. Podedovana oblika na primer pogosto ostane asimptomatska, dokler vplivi okolja ne sprožijo začetka. Nezadostna oskrba celic z energijo danes velja za možnega vzroka različnih nevrodegenerativnih bolezni.rak in bolezni srca in ožilja so zdaj povezane tudi z motenim celičnim metabolizmom v smislu mitohondrijske disfunkcije. Odvisno od tega, kateri procesi v mitohondriji so moteni, obstaja pogovor različnih mitohondrijskih patologij. Če na primer piruvat degradacija je motena, gori of glukoze ne more več potekati ustrezno in končni produkt izgorevanja glukoze, tj. glikoliza, ne more migrirati v citratni cikel. Najpogosteje je pred tem pojavom mutacija X-vezane polprevladujoče dediščine. Lahko pa so prisotne tudi mitohondrijske patologije z drugimi učinki na citratni cikel. Acetil-CoA se nadalje predela v ciklu od glikolize. To je predzadnji korak izgorevanja ogljikovih hidratov, ki se zgodi pred dihalno verigo. Če je ta proces moten, je lahko na primer pomanjkanje ketoglutarat dehidrogenaze odgovorno, tj. Pomanjkanje encimov. Možen vzrok je lahko tudi pomanjkanje fumaraze. Mitohondrijske patologije se kažejo v a mlečna kislina preobremenitev, ki pa je posledica piruvat zastoji pred ciklusom citrata. Simptomi so običajno mišične in nevrološke težave. Mitohondrijske patologije se razlikujejo glede na število mutiranih mitohondriji, vendar običajno hitro napredujejo. Trenutno nobena vzročna pot zdravljenja ni na voljo kot terapevtska ukrepe, samo simptomatsko zdravljenje.
