Sitraaditsükkel on biokeemiliste reaktsioonide tsükkel, mille eesmärk on orgaanilise aine lagundamine. Protsess on kinnistunud üldises ainevahetuses ja võtab enda alla umbes poole energiatootmisest. Kui tsitraaditsükkel on häiritud, võib esineda mitokondriopaatia.
Mis on tsitraaditsükkel?
Elusorganismides, mille rakkudel on tuum, toimub tsitraaditsükkel rakkude mitokondriaalses maatriksis. Sitraaditsükkel on metaboolse lagunemise rada ja sellisena mängib see olulist rolli raku ainevahetuses. Seda nimetatakse ka sidrunhape tsükkel ja vastab biokeemiliste reaktsioonide tsüklile. Sitraaditsükli keskpunktiks on oksüdatsioon, mille käigus ained elektronide vabanemisega lagunevad. Aastal sidrunhape tsükli järgi orgaanilised ained sel viisil lagundatakse, et saada vahesaadusi biosünteesiks. Organismides, mille rakkudel on tuum, toimub tsitraaditsükkel rakkude mitokondriaalses maatriksis. Kõigis teistes organismides on see lokaliseeritud tsütoplasmas. Kui tsitraaditsükkel toimub vastupidises järjekorras, nimetatakse seda reduktiivseks tsitraaditsükliks. Selline reduktiivne tsitraaditsükkel on olemas näiteks süsinik kehas erinevaid bakterid. Sitraaditsükkel võlgneb oma nime tsitraadile, mida tuntakse kui aniooni sidrunhape. Hans A. Krebs kirjeldas esimesena tsitraaditsüklit, nii et tsüklit nimetatakse ka Krebsi tsükliks.
Funktsioon ja ülesanne
Sitraaditsükkel pakub inimorganismile vaheühendeid orgaaniliste komponentide ehitamiseks. Samuti annab see inimestele otseselt ja kaudselt energiat biokeemilises vormis. Valgu, rasva ja süsivesikute ainevahetuse lagunemisradad kohtuvad tsitraaditsüklis aktiveeritud kujul äädikhape. Suhkrute, rasvade ja aminohapped, moodustub vaheühendina atsetüül-CoA. See atsetüül-CoA lagundatakse sidrunhappetsüklis CO2 ja H2O-ks. Esimene samm on kondenseerumine. Seega kondenseeritakse atsetüül-CoA C-2 molekul koos C-4 molekuliga, moodustades tsitraadi, st C-6 molekuli. See C-6 tsitraat on nüüd lagunenud. Lagunemine toimub kahekordse CO2 lõhustamise teel ja annab ühendi C-4 suktsinaadi. Sellele järgneb oksüdatsioon kahes etapis. C-4 ühendist saab seega oksaloatsetaat ja võib alata uus tsükkel. Pärast iga tsüklit on atsetüüljääk, st veel üks C-2 molekul. Kaks CO2 molekulid igaüks lahkub tsüklist. Protsessis kulub üks C-4 molekul, moodustades ühe C-6 molekuli. Alles siis, kui tsükkel on lõpule jõudnud, saab selle uuesti moodustada. Kui tsükkel on täielikult lõppenud, põhjustab see atsetaadi oksüdeerumist vesi ja süsinik dioksiid. Reaktsioonide üksikud etapid toimuvad hüdratsiooni teel, dehüdratsioon, dehüdrogeenimine ja dekarboksüülimine. Arvestades kõiki tsitraattsükli harusid, võib öelda, et tsükkel on seotud kogu ainevahetusega. Seega aitab tsükkel valmistada ka anaboolseid ainevahetusradasid. Energiat annavad ainult alfa-ketoglutaraadi, isotsitraadi, malaadi ja suktsinaadi neli dehüdratsiooni. See energiavarustus on tingitud oksüdatsioonist, mille HCO2 läbib hingamisahela osana. Hingamisahelas on see energia vajalik oksüdatiivse fosforüülimise osana, et ATP-d toota adenosiin difosfaat. Seega on oksüdeerumine tsitraaditsüklis tihedalt seotud energia vastuvõtmisega hingamisahelas. Ligikaudu pool kõigist energia tootmise ainevahetuse reaktsioonidest toimub tsitraaditsükli kaudu.
Haigused ja häired
Väärarengud ja kahjustused mitokondrid on tuntud ka kui mitokondriopaatiad. Selliste väärarengute korral ei saa tsitraaditsükkel tavapärases ulatuses toimuda. Seega ei pakuta enam energiat piisavalt ATP kujul. Seetõttu tunnevad patsiendid end nõrkana, väsinud ja väsinud. Mitokondrite patoloogiad võivad olla kas pärilikud või omandatud keskkonnamõjude kaudu. Nende kahe vormi vahel on sageli seos. Näiteks jääb pärilik vorm sageli asümptomaatiliseks seni, kuni keskkonnamõjud algavad. Rakkude ebapiisavat energiavarustust peetakse nüüd erinevate neurodegeneratiivsete haiguste võimalikuks põhjuseks.vähk ning kardiovaskulaarsed haigused on nüüd seotud ka rakkude ainevahetuse häirimisega mitokondrite düsfunktsioonide tähenduses. Sõltuvalt protsessidest mitokondrid on häiritud, on rääkima mitokondrite patoloogiatest. Kui näiteks püruvaat degradeerumine on häiritud, põletamine of glükoos ei saa enam adekvaatselt toimuda ja glükoosi põlemise lõppsaadus ehk glükolüüs ei saa migreeruda tsitraaditsüklisse. Kõige sagedamini eelneb sellele nähtusele mutatsioon X-seotud semidominantses pärandis. Siiski võivad esineda ka mitokondrite patoloogiad, millel on muu mõju tsitraaditsüklile. Atsetüül-CoA töödeldakse tsüklis edasi glükolüüsi teel. See on eelviimane süsivesikute põletamise etapp, mis toimub enne hingamisahelat. Kui see protsess on häiritud, võib olla põhjustatud näiteks ketoglutaraatdehüdrogenaasi defitsiit, st ensüümi puudus. Võimalikuks põhjuseks võib olla ka fumaraasi puudus. Mitokondriaalsed patoloogiad avalduvad a piimhape ülekoormus, mis omakorda on tingitud püruvaat ülekoormus tsitraaditsüklist ülesvoolu. Sümptomid on tavaliselt lihas- ja neuroloogilised kaebused. Mitokondrite patoloogiad erinevad muteerunud arvuga mitokondrid, kuid tavaliselt edeneb see kiiresti. Praegu pole ühtegi põhjuslikku raviviisi ravina saadaval meetmed, ainult sümptomaatiline ravi.
