Citrátový cyklus je cyklus biochemických reakcí, které slouží k rozpadu organické hmoty. Proces je zakotven v celkovém metabolismu a přebírá přibližně polovinu produkce energie v něm. Pokud je citrátový cyklus narušen, může být přítomna mitochondriopatie.
Co je to citrátový cyklus?
U živých organismů, jejichž buňky mají jádro, se citrátový cyklus vyskytuje v mitochondriální matrici buněk. Citrátový cyklus je cestou metabolické degradace a jako takový hraje důležitou roli v buněčném metabolismu. Také se tomu říká kyselina citronová cyklu a odpovídá cyklu biochemických reakcí. Centrem citrátového cyklu je oxidace, při které jsou látky degradovány uvolňováním elektronů. V kyselina citronová cyklu se organické látky rozkládají tímto způsobem za účelem získání meziproduktů pro biosyntézu. U organismů, jejichž buňky mají jádro, probíhá citrátový cyklus v mitochondriální matrici buněk. U všech ostatních organismů je lokalizován v cytoplazmě. Když citrátový cyklus probíhá v opačném pořadí, nazývá se to reduktivní citrátový cyklus. Takový redukční citrátový cyklus je přítomen například při asimilaci uhlík v těle různých bakterie. Citrátový cyklus vděčí za svůj název citrátu, který je znám jako anion z kyselina citronová. Hans A. Krebs jako první popsal citrátový cyklus, proto se tento cyklus také nazývá Krebsův cyklus.
Funkce a úkol
Citrátový cyklus poskytuje lidskému organismu meziprodukty pro tvorbu organických složek. Rovněž poskytuje energii lidem přímo a nepřímo v biochemické formě. Odbourávací dráhy metabolismu bílkovin, tuků a sacharidů se v citrátovém cyklu setkávají ve formě aktivovaného octová kyselina. Během rozpadu cukrů, tuků a aminokyselinyse jako meziprodukt tvoří acetyl-CoA. Tento acetyl-CoA se v cyklu kyseliny citronové degraduje na CO2 a H2. Prvním krokem je kondenzace. Molekula C-2 acetyl-CoA je tedy kondenzována společně s molekulou C-4 za vzniku citrátu, tj. Molekuly C-6. Tento citrát C-6 je nyní degradován. Degradace probíhá za dvojnásobného štěpení CO2 a vede k sukcinátu sloučeniny C-4. Poté následuje oxidace ve dvou krocích. Sloučenina C-4 se tak stává oxaloacetátem a může začít nový cyklus. Po každém cyklu je acetylový zbytek, tj. Ještě jedna molekula C-2. Dva CO2 molekuly každý opouští cyklus. Každá jedna molekula C-4 je v procesu spotřebována a tvoří jednu molekulu C-6. Teprve když je cyklus dokončen, může být znovu vytvořen. Po úplném dokončení cyklu to vede k oxidaci acetátu na voda a uhlík oxid uhličitý. Jednotlivé kroky reakcí probíhají prostřednictvím hydratace, dehydratace, dehydrogenace a dekarboxylace. Vezmeme-li v úvahu všechny větve citrátového cyklu, lze říci, že cyklus je propojen s celým metabolismem. Cyklus tedy také slouží k přípravě anabolických metabolických drah. Energie je poskytována pouze čtyřmi dehydratacemi alfa-ketoglutarátu, isocitrátu, malátu a sukcinátu. Toto poskytnutí energie je způsobeno oxidací, kterou HCO2 prochází jako součást dýchacího řetězce. V dýchacím řetězci je tato energie vyžadována jako součást oxidativní fosforylace k produkci ATP adenosin difosfát. Oxidace v citrátovém cyklu je tedy pevně spojena s příjmem energie v dýchacím řetězci. Přibližně polovina všech reakcí na výrobu energie v metabolismu proto probíhá prostřednictvím citrátového cyklu.
Nemoci a poruchy
Malformace a poškození mitochondrie jsou také známé jako mitochondriopatie. U takových malformací nemůže citrátový cyklus probíhat v obvyklém rozsahu. Energie tedy již není dostatečně poskytována ve formě ATP. Pacienti se proto cítí slabí, unavení a unavení. Mitochondriální patologie mohou být zděděny nebo získány vlivy prostředí. Mezi těmito dvěma formami často existuje korelace. Například zděděná forma často zůstává asymptomatická, dokud nenastartují nástup vlivů prostředí. Nedostatečný přísun energie do buněk je nyní považován za možnou příčinu různých neurodegenerativních onemocnění.Rakovina a kardiovaskulární onemocnění jsou nyní také spojena s narušeným buněčným metabolismem ve smyslu mitochondriální dysfunkce. Podle toho, které procesy v mitochondrie jsou narušeni, je mluvit různých mitochondriálních patologií. Pokud například pyruvát degradace je narušena, hořící of glukóza již nemůže adekvátně probíhat a konečný produkt spalování glukózy, tj. glykolýza, nemůže migrovat do citrátového cyklu. Nejčastěji tomuto jevu předchází mutace v X-vázané semidominantní dědičnosti. Mohou však být přítomny také mitochondriální patologie s jinými účinky na citrátový cyklus. Acetyl-CoA se v cyklu dále zpracovává z glykolýzy. Jedná se o předposlední krok spalování sacharidů, ke kterému dochází před dýchacím řetězcem. Pokud je tento proces narušen, může být zodpovědný například nedostatek ketoglutarát dehydrogenázy, tj. Nedostatek enzymu. Možnou příčinou může být také nedostatek fumarázy. Mitochondriální patologie se projevují v a kyselina mléčná přetížení, které je zase způsobeno pyruvát přetížení před citrátovým cyklem. Symptomy jsou obvykle svalové a neurologické potíže. Mitochondriální patologie se liší počtem mutovaných mitochondrie, ale obvykle postupují rychle. V současné době nejsou k dispozici žádné terapeutické cesty kauzativní léčby opatření, pouze symptomatická léčba.
