Af Citronsyrecyklus er en cyklus af biokemiske reaktioner, der bruges til at nedbryde organiske stoffer. Processen er indlejret i den samlede metabolisme og overtager ca. halvdelen af energiproduktionen. Hvis citronsyrecyklussen forstyrres, kan mitokondriesygdom være til stede.
Hvad er citronsyrecyklussen?
Citronsyrecyklus er en metabolisk nedbrydningsvej og spiller som sådan en vigtig rolle i cellemetabolismen. Det vil han også Citronsyrecyklus kaldes og svarer til en cyklus af biokemiske reaktioner. Centret i citronsyrecyklussen er oxidation, hvor stoffer nedbrydes ved at frigive elektroner.
På denne måde nedbrydes organiske stoffer i citronsyrecyklussen for at være i stand til at tilvejebringe mellemprodukter til biosyntese. I levende væsener, hvis celler har en kerne, finder citronsyrecyklussen sted i cellens mitokondriske matrix. I alle andre levende ting er det placeret i cytoplasmaet.
Hvis citronsyrecyklus finder sted i omvendt rækkefølge, kaldes den den reducerende citronsyrecyklus. En sådan reduktiv citronsyrecyklus forekommer fx ved assimilering af carbon i kroppen af forskellige bakterier.
Citronsyrecyklus skylder sit citrat, der er kendt som anionen af citronsyre. Hans A. Krebs var den første til at beskrive citronsyrecyklus, så cyklussen også kaldes Krebs-cyklus.
Funktion & opgave
Citronsyrecyklus forsyner den menneskelige organisme med mellemprodukter til konstruktion af organiske komponenter. Derudover forsyner det mennesker direkte og indirekte energi i biokemisk form. Nedbrydningsveje for protein, fedt og kulhydratmetabolisme mødes i citronsyrecyklus i form af aktiveret eddikesyre.
Når sukkerarter, fedtstoffer og aminosyrer nedbrydes, dannes acetyl-CoA som et mellemprodukt. Denne acetyl-CoA opdeles i CO2 og H2O i citronsyrecyklus. Det første trin er en kondensation. Et C-2-molekyle fra acetyl-CoA kondenseres sammen med et C-4-molekyle til citrat, dvs. til et C-6-molekyle. Dette C-6 citrat er nu opdelt. Nedbrydningen finder sted med en dobbelt frigivelse af CO2 og skaber C-4-forbindelsen succinat. Dette efterfølges af to-trins oxidation. C-4-forbindelsen bliver oxaloacetat, og en ny cyklus kan begynde.
Efter hver cyklus er der en acetylrest, dvs. et mere C-2-molekyle. To CO2-molekyler forlader hver cyklus. Et C-4-molekyle forbruges ved dannelse af et C-6-molekyle. Først når cirkulationen er afsluttet, kan den gendannes igen. Når cyklussen er afsluttet, oxideres acetat til vand og kuldioxid. De individuelle trin i reaktionerne finder sted gennem hydrering, dehydrering, dehydrering og decarboxylering.
I betragtning af alle grenene i citronsyrecyklussen kan man tale om et netværk af cyklussen med hele stofskiftet. Cyklussen tjener således også til at forberede anabolske metaboliske veje. Kun de fire dehydreringer af alfa-ketoglutarat, isocitrat, malat og succinat giver energi. Denne energiforsyning skyldes den oxidation, som HCO2 gennemgår som en del af luftvejskæden. Denne energi kræves i luftvejskæden som en del af oxidativ phosphorylering for at fremstille ATP fra adenosindiphosphat.
Oxidationen i citronsyrecyklussen er derfor tæt knyttet til konserveringen af energi i respiratorisk kæde. Cirka halvdelen af alle reaktioner på energiproduktion finder derfor sted i stofskiftet gennem citronsyrecyklus.
Sygdomme og lidelser
Misdannelser og skader på mitokondrierne er også kendt som mitokondriopathies. Med sådanne misdannelser kan citronsyrecyklussen ikke finde sted i det sædvanlige omfang. Energi er ikke længere tilgængelig i tilstrækkelige mængder i form af ATP. Patienter føler sig derfor svage, trætte og udmattede.
Mitokondriske patologier kan enten arves eller erhverves gennem miljøpåvirkninger. Der er ofte en forbindelse mellem de to former. F.eks. Forbliver den arvelige form ofte uden symptomer, indtil miljøpåvirkninger indleder udbruddet.
Den utilstrækkelige energiforsyning af cellerne betragtes i dag som en mulig årsag til forskellige neurodegenerative sygdomme. Kræft og hjerte-kar-sygdomme er nu også forbundet med en forstyrret cellemetabolisme i betydningen en mitokondial vej.
Afhængigt af hvilke processer der er forstyrrede i mitokondrierne, taler vi om forskellige mitokondrielle patologier. Hvis for eksempel pyruvatnedbrydningen forstyrres, kan forbrændingen af glukose ikke længere finde sted tilstrækkeligt, og slutproduktet af glukoseforbrændingen, dvs. glycolyse, kan ikke migrere ind i citronsyrecyklussen. Oftest foregår dette fænomen med en mutation i den X-bundne semidominante arv.
Der kan imidlertid også være mitokondrielle patologier med andre effekter på citronsyrecyklussen. Acetyl-CoA behandles yderligere i glycolysecyklussen. Det er det næstsidste trin i kulhydratforbrænding, der finder sted før luftvejskæden. Hvis denne proces forstyrres, kan en mangel på ketoglutarat-dehydrogenase, for eksempel en enzymmangel, være ansvarlig. Manglende fumarase kan også være en mulig årsag.
Mitochondriale patologier udtrykkes i en overbelastning af mælkesyre, som igen skyldes en pyruvatopbygning før citronsyrecyklussen. Symptomerne er normalt muskel- og neurologiske klager. Mitokondriske patologier adskiller sig i antallet af muterede mitokondrier, men forløber normalt hurtigt. Der er i øjeblikket ingen kausale behandlingsmuligheder tilgængelige som terapeutiske foranstaltninger, kun symptomatiske behandlinger.
