Kitaran sitrat adalah kitaran tindak balas biokimia yang berfungsi untuk menguraikan bahan organik. Proses ini tertanam dalam metabolisme keseluruhan dan mengambil lebih kurang separuh daripada pengeluaran tenaga di dalamnya. Sekiranya kitaran sitrat terganggu, mitokondriopati mungkin berlaku.
Apakah kitaran sitrat?
Dalam organisma hidup yang selnya mempunyai nukleus, kitaran sitrat berlaku dalam matriks mitokondria sel. Kitaran sitrat adalah jalur degradasi metabolik dan dengan demikian memainkan peranan penting dalam metabolisme sel. Ia juga dipanggil asid sitrik kitar dan sepadan dengan kitaran tindak balas biokimia. Pusat kitaran sitrat adalah pengoksidaan, di mana zat-zat terdegradasi oleh pembebasan elektron. Di dalam asid sitrik kitaran, bahan organik dipecahkan dengan cara ini untuk menyediakan produk perantaraan untuk biosintesis. Dalam organisma yang selnya mempunyai nukleus, kitaran sitrat berlaku dalam matriks mitokondria sel. Dalam semua organisma lain, ia dilokalisasi dalam sitoplasma. Apabila kitaran sitrat berlaku dalam urutan terbalik, ia disebut kitaran sitrat reduktif. Kitaran sitrat reduktif sedemikian terdapat, misalnya, dalam asimilasi karbon dalam badan pelbagai bakteria. Kitaran sitrat berhak namanya menjadi sitrat, yang dikenali sebagai anion asid sitrik. Hans A. Krebs adalah yang pertama menggambarkan kitaran sitrat, jadi kitaran ini juga disebut kitaran Krebs.
Fungsi dan tugas
Kitaran sitrat menyediakan perantaraan bagi organisma manusia untuk membina komponen organik. Ia juga memberi tenaga kepada manusia secara langsung dan tidak langsung dalam bentuk biokimia. Laluan degradasi metabolisme protein, lemak dan karbohidrat bertemu dalam kitaran sitrat dalam bentuk diaktifkan asid asetik. Semasa pemecahan gula, lemak dan asid amino, asetil-CoA dibentuk sebagai produk perantaraan. Asetil-CoA ini terdegradasi menjadi CO2 dan H2O dalam kitaran asid sitrik. Langkah pertama ialah pemeluwapan. Oleh itu, molekul C-2 asetil-CoA dipadatkan bersama-sama dengan molekul C-4 untuk membentuk sitrat, iaitu molekul C-6. Sitrat C-6 ini kini terdegradasi. Kerosakan berlaku di bawah pembelahan CO2 dua kali lipat dan menimbulkan suksinat sebatian C-4. Ini diikuti oleh pengoksidaan pada dua langkah. Oleh itu, sebatian C-4 menjadi oksaloasetat dan kitaran baru dapat dimulakan. Selepas setiap kitaran terdapat residu asetil, iaitu satu lagi molekul C-2. Dua CO2 molekul masing-masing meninggalkan kitaran. Satu molekul C-4 masing-masing dimakan dalam proses tersebut, membentuk satu molekul C-6. Hanya apabila kitaran selesai, ia dapat dibentuk kembali. Setelah kitaran selesai sepenuhnya, ini mengakibatkan pengoksidaan asetat menjadi air and karbon dioksida. Langkah-langkah tindak balas individu berlaku melalui penghidratan, dehidrasi, dehidrogenasi dan dekarboksilasi. Dengan mempertimbangkan semua cabang kitaran sitrat, dapat dikatakan bahawa kitaran saling berkaitan dengan seluruh metabolisme. Oleh itu, kitaran ini juga berfungsi untuk menyiapkan laluan metabolik anabolik. Tenaga hanya diberikan oleh empat dehidrasi alpha-ketoglutarate, isocitrate, malate dan succinate. Penyediaan tenaga ini disebabkan oleh pengoksidaan yang HCO2 alami sebagai sebahagian daripada rantai pernafasan. Dalam rantai pernafasan, tenaga ini diperlukan sebagai sebahagian daripada fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP dari trifosfat difosfat. Oleh itu, pengoksidaan dalam kitaran sitrat digabungkan erat dengan penerimaan tenaga dalam rantai pernafasan. Oleh itu, kira-kira separuh daripada semua reaksi pengeluaran tenaga dalam metabolisme berlaku melalui kitaran sitrat.
Penyakit dan gangguan
Kecacatan dan kerosakan pada mitokondria juga dikenali sebagai mitokondriopati. Dalam malformasi seperti itu, kitaran sitrat tidak dapat berlaku pada tahap biasa. Oleh itu, tenaga tidak lagi diberikan dalam bentuk ATP. Oleh itu, pesakit merasa lemah, letih dan lelah. Patologi mitokondria boleh diwarisi atau diperoleh melalui pengaruh persekitaran. Selalunya terdapat hubungan antara dua bentuk. Contohnya, bentuk yang diwarisi sering kali tidak simptomatik sehingga pengaruh persekitaran memulakan permulaannya. Bekalan tenaga sel yang tidak mencukupi sekarang dianggap sebagai kemungkinan penyebab pelbagai penyakit neurodegeneratif.Kanser dan penyakit kardiovaskular kini juga dikaitkan dengan metabolisme sel yang terganggu dalam arti disfungsi mitokondria. Bergantung pada proses mana di mitokondria terganggu, ada bercakap pelbagai patologi mitokondria. Sekiranya, sebagai contoh, piruvat degradasi terganggu, yang membakar of glukosa tidak lagi dapat berlaku dengan secukupnya dan produk akhir pembakaran glukosa, iaitu glikolisis, tidak dapat berpindah ke dalam kitaran sitrat. Selalunya, fenomena ini didahului oleh mutasi dalam pewarisan semidominant yang berkaitan dengan X. Walau bagaimanapun, patologi mitokondria dengan kesan lain pada kitaran sitrat juga mungkin ada. Acetyl-CoA selanjutnya diproses dalam kitaran dari glikolisis. Ini adalah langkah terakhir pembakaran karbohidrat, yang berlaku sebelum rantai pernafasan. Sekiranya proses ini terganggu, kekurangan ketoglutarat dehidrogenase, misalnya, dapat dipertanggungjawabkan, iaitu kekurangan enzim. Kekurangan fumarase juga boleh menjadi penyebab yang mungkin. Patologi mitokondria menampakkan diri dalam a asid laktik beban berlebihan, yang seterusnya disebabkan piruvat kesesakan di hulu kitaran sitrat. Gejala biasanya adalah keluhan otot dan neurologi. Patologi mitokondria berbeza dengan jumlah mutasi mitokondria, tetapi biasanya berkembang dengan pesat. Pada masa ini, tidak ada jalan rawatan penyebab yang tersedia sebagai terapi langkah-langkah, hanya rawatan simptomatik.
