Sitratsyklusen er en syklus av biokjemiske reaksjoner som tjener til å bryte ned organisk materiale. Prosessen er innebygd i den totale metabolismen og tar over omtrent halvparten av energiproduksjonen i den. Hvis sitratsyklusen er svekket, kan mitokondriopati være tilstede.
Hva er sitratsyklusen?
I levende organismer hvis celler har en kjerne, forekommer sitratsyklusen i mitokondriell matrise av cellene. Sitratsyklusen er en metabolisk nedbrytningsvei og spiller som sådan en viktig rolle i cellulær metabolisme. Det kalles også sitronsyre syklus og tilsvarer en syklus av biokjemiske reaksjoner. Senteret for sitratsyklusen er oksidasjon, der stoffer nedbrytes ved frigjøring av elektroner. I sitronsyre syklus brytes organiske stoffer ned på denne måten for å gi mellomprodukter for biosyntese. I organismer hvis celler har en kjerne, finner sitratsyklusen sted i mitokondriell matrise av cellene. I alle andre organismer er den lokalisert i cytoplasmaet. Når sitratsyklusen finner sted i omvendt rekkefølge, kalles det reduktiv sitratsyklus. En slik reduktiv sitratsyklus er til stede, for eksempel i assimileringen av karbon i kroppen til forskjellige bakterie. Sitratsyklusen skylder sitrat sitrat, som er kjent som anion av sitronsyre. Hans A. Krebs var den første som beskrev sitratsyklusen, så syklusen kalles også Krebs-syklusen.
Funksjon og oppgave
Sitratsyklusen gir mellomprodukter for den menneskelige organismen til å bygge organiske komponenter. Det gir også energi til mennesker direkte og indirekte i biokjemisk form. Nedbrytningsveiene for protein, fett og karbohydratmetabolisme møtes i sitratsyklusen i form av aktivert eddiksyre. Under nedbrytningen av sukker, fett og aminosyreracetyl-CoA dannes som et mellomprodukt. Denne acetyl-CoA nedbrytes til CO2 og H2O i sitronsyresyklusen. Det første trinnet er kondens. Dermed blir et C-2-molekyl av acetyl-CoA kondensert sammen med et C-4-molekyl for å danne sitrat, dvs. et C-6-molekyl. Dette C-6 citratet er nå nedbrutt. Nedbrytningen skjer under en dobbelt CO2-spaltning og gir opphav til C-4-forbindelsen succinat. Dette følges av oksidasjon over to trinn. C-4-forbindelsen blir dermed oksaloacetat og en ny syklus kan begynne. Etter hver syklus er det en acetylrest, dvs. et C-2-molekyl til. To CO2 molekyler hver forlater syklusen. Ett C-4-molekyl hver forbrukes i prosessen og danner ett C-6-molekyl. Først når syklusen er fullført, kan den dannes igjen. Når syklusen er fullført, resulterer dette i oksidasjon av acetat til Vann og karbon dioksid. De enkelte trinnene i reaksjonene skjer gjennom hydrering, dehydrering, dehydrogenering og dekarboksylering. Med tanke på alle grenene av sitratsyklusen, kan det sies at syklusen er sammenkoblet med hele stoffskiftet. Dermed tjener syklusen også til å forberede anabole metabolske veier. Energi tilføres bare av de fire dehydreringene av alfa-ketoglutarat, isocitrat, malat og succinat. Denne tilførselen av energi skyldes oksidasjonen som HCO2 gjennomgår som en del av luftveiskjeden. I luftveiskjeden kreves denne energien som en del av oksidativ fosforylering for å produsere ATP fra adenosin difosfat. Dermed er oksidasjon i sitratsyklusen tett koblet til mottak av energi i luftveiene. Omtrent halvparten av alle reaksjoner for energiproduksjon i stoffskiftet skjer derfor gjennom sitratsyklusen.
Sykdommer og lidelser
Misdannelser og skader på mitokondrier er også kjent som mitokondriopatier. I slike misdannelser kan ikke sitratsyklusen finne sted i vanlig grad. Energi tilveiebringes således ikke lenger tilstrekkelig i form av ATP. Pasienter føler seg derfor svake, slitne og trøtte. Mitokondriepatologier kan enten arves eller tilegnes gjennom miljøpåvirkninger. Det er ofte en sammenheng mellom de to formene. For eksempel forblir den arvelige formen ofte asymptomatisk til miljøpåvirkninger setter i gang. Den utilstrekkelige energiforsyningen til cellene anses nå som en mulig årsak til forskjellige nevrodegenerative sykdommer.Kreft og kardiovaskulære sykdommer er nå også assosiert med forstyrret cellemetabolisme i betydningen mitokondriell dysfunksjon. Avhengig av hvilke prosesser i mitokondrier blir forstyrret, det er snakke av forskjellige mitokondriepatologier. Hvis for eksempel pyruvat nedbrytning er forstyrret, den brenning of glukose kan ikke lenger finne sted tilstrekkelig, og sluttproduktet av glukoseforbrenning, dvs. glykolyse, kan ikke migrere inn i sitratsyklusen. Oftest innledes dette fenomenet med en mutasjon i den X-koblede semidominant arven. Imidlertid kan mitokondriepatologier med andre effekter på sitratsyklusen også være til stede. Acetyl-CoA behandles videre i syklusen fra glykolyse. Dette er det nest siste trinnet med karbohydratforbrenning, som skjer før luftveiskjeden. Hvis denne prosessen forstyrres, kan for eksempel en mangel på ketoglutaratdehydrogenase være ansvarlig, dvs. en enzymmangel. Mangel på fumarase kan også være en mulig årsak. Mitokondrie patologier manifesterer seg i en melkesyre overbelastning, som igjen skyldes pyruvat overbelastning oppstrøms sitratsyklusen. Symptomer er vanligvis muskulære og nevrologiske plager. Mitokondrie patologier avviker med antall muterte mitokondrier, men utvikler seg vanligvis raskt. Foreløpig er ingen årsaksbehandlingsveier tilgjengelig som terapeutiske målinger, bare symptomatiske behandlinger.
