Sitronsyresyklus

Av Sitronsyresyklus er en syklus med biokjemiske reaksjoner som brukes til å bryte ned organiske stoffer. Prosessen er innebygd i det totale stoffskiftet og tar over omtrent halvparten av energiproduksjonen. Hvis sitronsyresyklusen er forstyrret, kan mitokondriesykdom være til stede.

Hva er sitronsyresyklusen?

Sitronsyresyklusen er en metabolsk nedbrytningsvei og spiller som sådan en viktig rolle i cellemetabolismen. Det vil han også Sitronsyresyklus kalt og tilsvarer en syklus med biokjemiske reaksjoner. Fokus for sitronsyresyklusen er oksidasjon, der stoffer brytes ned ved å frigjøre elektroner.

På denne måten brytes organiske stoffer ned i sitronsyresyklusen for å tilveiebringe mellomprodukter for biosyntese. Hos levende vesener med celler har en kjerne, finner sitronsyresyklusen sted i cellens mitokondriske matrise. I alle andre levende ting ligger den i cytoplasma.

Hvis sitronsyresyklusen foregår i omvendt rekkefølge, kalles det den reduserende sitronsyresyklusen. En slik reduktiv sitronsyresyklus forekommer for eksempel ved assimilering av karbon i kroppen til forskjellige bakterier.

Sitronsyresyklus skylder navnet sitt sitrat, som er kjent som anionen av sitronsyre. Hans A. Krebs var den første som beskrev sitronsyresyklusen, slik at syklusen også kalles Krebs syklus.

Funksjon & oppgave

Sitronsyresyklusen gir den menneskelige organismen mellomprodukter for konstruksjon av organiske komponenter. Det forsyner også mennesker med energi, både direkte og indirekte i biokjemisk form. Nedbrytningsveiene for protein, fett og karbohydratmetabolisme møtes i sitronsyresyklusen i form av aktivert eddiksyre.

Når sukker, fett og aminosyrer brytes ned, dannes acetyl-CoA som et mellomprodukt. Denne acetyl-CoA blir brutt ned til CO2 og H2O i sitronsyresyklusen. Det første trinnet er en kondens. Et C-2-molekyl fra acetyl-CoA kondenseres sammen med et C-4-molekyl for å citrere, dvs. til et C-6-molekyl. Dette C-6-sitratet er nå nedbrutt. Nedbrytningen skjer med en dobbel frigjøring av CO2 og skaper C-4-forbindelsen succinat. Dette blir fulgt av en oksidasjon over to trinn. C-4-forbindelsen blir oksaloacetat og en ny syklus kan begynne.

Etter hver syklus er det en acetylrest, dvs. enda et C-2-molekyl. To CO2-molekyler forlater hver syklus. Ett C-4-molekyl konsumeres ved dannelse av ett C-6-molekyl. Først når sirkulasjonen er fullført, kan den gjenopprettes. Når syklusen er fullført, oksideres acetat til vann og karbondioksid. De individuelle trinnene i reaksjonene foregår gjennom hydrering, dehydrering, dehydrering og dekarboksylering.

Med tanke på alle grenene til sitronsyresyklusen, kan man snakke om et nettverk av syklusen med hele stoffskiftet. Syklusen tjener således også til å forberede anabole metabolske veier. Bare de fire dehydreringene av alfa-ketoglutarat, isocitrat, malat og succinat gir energi. Denne energitilførselen skyldes oksidasjonen som HCO2 gjennomgår som en del av respirasjonskjeden. Denne energien er nødvendig i respirasjonskjeden som en del av oksidativ fosforylering for å produsere ATP fra adenosindifosfat.

Oksidasjonen i sitronsyresyklusen er derfor nært knyttet til bevaring av energi i luftveiene. Rundt halvparten av alle reaksjoner på energiproduksjon foregår derfor i metabolismen gjennom sitronsyresyklusen.

Sykdommer og plager

Misdannelser og skade på mitokondriene er også kjent som mitokondriopatier. Med slike misdannelser kan ikke sitronsyresyklusen finne sted i vanlig grad. Energi er ikke lenger tilgjengelig i tilstrekkelige mengder i form av ATP. Som et resultat føler pasientene seg svake, trette og utmattede.

Mitokondrielle patologier kan enten arves eller skaffes gjennom miljøpåvirkning. Det er ofte en sammenheng mellom de to formene. For eksempel forblir den arvelige formen ofte uten symptomer til miljøpåvirkninger innleder utbruddet.

Den mangelfulle energiforsyningen til cellene blir i dag betraktet som en mulig årsak til forskjellige nevrodegenerative sykdommer. Kreft og hjerte- og karsykdommer er nå også assosiert med en forstyrret cellemetabolisme i betydningen mitokondial patologi.

Avhengig av hvilke prosesser i mitokondriene som er forstyrret, snakker vi om forskjellige mitokondrielle patologier. Hvis for eksempel nedbrytningen av pyruvat blir forstyrret, kan forbrenningen av glukose ikke lenger skje tilstrekkelig, og sluttproduktet av glukoseforbrenningen, dvs. glykolyse, kan ikke vandre inn i sitronsyresyklusen. Oftest er dette fenomenet gitt en mutasjon i den X-koblede semidominante arven.

Men mitokondrielle patologier med andre effekter på sitronsyresyklusen kan også være til stede. Acetyl-CoA behandles videre i glykolysesyklusen. Det er det nest siste trinnet i karbohydratforbrenning, som finner sted før luftveiene. Hvis denne prosessen blir forstyrret, kan mangel på ketoglutarat-dehydrogenase, for eksempel en enzymmangel, være ansvarlig. Mangel på fumarase kan også være en mulig årsak.

Mitokondrielle patologier kommer til uttrykk i en overbelastning av melkesyre, som igjen skyldes en pyruvatoppbygging før sitronsyresyklusen. Symptomene er vanligvis muskulære og nevrologiske plager. Mitokondrielle patologier er forskjellige i antall muterte mitokondrier, men utvikler seg vanligvis raskt. Det er foreløpig ingen årsaksbehandlingsalternativer tilgjengelig som terapeutiske tiltak, bare symptomatiske behandlinger.