კრებსის ციკლი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ლიმონმჟავას ციკლი ან ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი, არის უჯრედული მეტაბოლიზმის ცენტრალური კომპონენტი. ის ემსახურება ნახშირწყლების, ცხიმებისა და ცილების დაჟანგვის ძირითად გზას და გადამწყვეტ როლს თამაშობს ATP-ის, უჯრედის ენერგიის ვალუტის წარმოქმნაში. კრებსის ციკლის ფარგლებში შუალედური ნივთიერებების სერია ჩართულია სხვადასხვა მეტაბოლურ პროცესებში, რომლებიც გავლენას ახდენენ ენერგიის წარმოებაზე, ბიოსინთეზზე და უჯრედების ფუნქციის რეგულირებაზე.
1. ციტრატი
ციტრატი, ან ლიმონმჟავა, პირველი შუალედურია კრებსის ციკლში. იგი წარმოიქმნება ოქსალოაცეტატის და აცეტილ-CoA-ს კონდენსაციის შედეგად და შემდგომში გადის ფერმენტული რეაქციების სერიას ATP და შემცირებული კოფაქტორების წარმოქმნით, როგორიცაა NADH და FADH 2 . ATP სინთეზში მისი როლის გარდა, ციტრატი არის ცხიმოვანი მჟავების სინთეზის წინამორბედი, რომელიც უზრუნველყოფს ნახშირბადის ერთეულებს ლიპიდების წარმოებისთვის, რომლებიც აუცილებელია მემბრანის სტრუქტურისა და სასიგნალო მოლეკულებისთვის.
2. იზოციტრატი
იზოციტრატი არის შუალედური ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება ციტრატის იზომერიზაციით, რომელიც კატალიზირებულია ფერმენტ აკონიტაზას მიერ. ის გადის ოქსიდაციურ დეკარბოქსილირებას ალფა-კეტოგლუტარატის წარმოქმნით, რომელიც წარმოქმნის NADH-ს ამ პროცესში. იზოციტრატი ასევე თამაშობს გადამწყვეტ როლს უჯრედული ოქსიდაციური სტრესის რეგულირებაში, როგორც სუბსტრატს ანტიოქსიდანტური მოლეკულის, გლუტათიონის წარმოებისთვის, ფერმენტ იზოციტრატ დეჰიდროგენაზა 1 (IDH1) მოქმედებით.
3. ალფა-კეტოგლუტარატი
ალფა-კეტოგლუტარატი არის მთავარი შუალედური კრებსის ციკლში, რომელიც ემსახურება როგორც ცენტრალურ კვანძს ნახშირბადისა და აზოტის მეტაბოლიზმის ინტეგრირებისთვის. ის მოქმედებს როგორც ამინოჯგუფების დონორი არასასურველი ამინომჟავების სინთეზისთვის, როგორიცაა გლუტამატი, პროლინი და არგინინი. გარდა ამისა, ალფა-კეტოგლუტარატი მონაწილეობს გენის ექსპრესიის რეგულირებაში მისი როლის მეშვეობით, როგორც დიოქსიგენაზების თანა-სუბსტრატი, რომლებიც არიან ფერმენტები, რომლებიც მონაწილეობენ ჰისტონებისა და დნმ-ის მოდიფიკაციაში, გავლენას ახდენენ სხვადასხვა უჯრედულ პროცესებზე, მათ შორის პროლიფერაციასა და დიფერენციაციაზე.
4. სუქცინილ-CoA
სუქცინილ-CoA არის შუალედური ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება ალფა-კეტოგლუტარატის გარდაქმნის შედეგად ფერმენტული რეაქციების სერიის მეშვეობით. ის ემსახურება როგორც სუბსტრატს ჰემის წარმოებისთვის, ჰემოგლობინის, მიოგლობინის და ციტოქრომების მნიშვნელოვანი კომპონენტის წარმოებისთვის, რომლებიც მონაწილეობენ ჟანგბადის ტრანსპორტირებაში და ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვის ფუნქციაში. Succinyl-CoA ასევე არის პორფირინების სინთეზის წინამორბედი, რომლებიც აუცილებელია ჰემის შემცველი სხვა ცილების და მოლეკულების წარმოებისთვის, რომლებიც მონაწილეობენ სხვადასხვა მეტაბოლურ პროცესებში.
5. სუქცინატი
სუქცინატი წარმოიქმნება სუქცინილ-CoA-ს დეჰიდროგენაციის შედეგად, წარმოქმნის GTP-ს, ფოსფატის მნიშვნელოვან წყაროს ATP-ის წარმოქმნისთვის. ენერგიის გამომუშავებაში მისი როლის გარდა, სუქცინატი აღიარებულია, როგორც სასიგნალო მოლეკულა, რომელიც ახდენს უჯრედულ პასუხებს ჰიპოქსიაზე, ანთებასა და ოქსიდაციურ სტრესზე. გარკვეულ პირობებში სუქცინატის დაგროვება გავლენას ახდენს გენის ექსპრესიის რეგულირებაზე, გავლენას ახდენს ანთებაზე და იმუნურ პასუხებზე.
6. ფუმარატი
ფუმარატი არის მთავარი შუალედური ნივთიერება კრებსის ციკლში, რომელიც გადის ჰიდრატაციას მალატის წარმოებისთვის. ის ასევე ემსახურება როგორც ელექტრონების წყაროს მიტოქონდრიული ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვისთვის, რაც ხელს უწყობს ატფ-ის წარმოქმნას ოქსიდაციური ფოსფორილირების გზით. გარდა ამისა, ნაჩვენებია, რომ ფუმარატი თამაშობს როლს უჯრედული მეტაბოლიზმის რეგულირებაში მისი მონაწილეობით ეპიგენეტიკურ მოდიფიკაციაში, გავლენას ახდენს გენის ექსპრესიასა და უჯრედულ დიფერენციაციაზე.
7. მალატი
მალატი, რომელიც წარმოიქმნება ფუმარატის ჰიდრატაციის შედეგად, ემსახურება როგორც სუბსტრატს ოქსალოაცეტატის რეგენერაციისთვის, ძირითადი შუალედური ნივთიერება, რომელიც საჭიროა კრებსის ციკლის გასაგრძელებლად. მალატი ასევე მონაწილეობს უჯრედში რედოქს ბალანსის შენარჩუნებაში, რაც გავლენას ახდენს NADPH-ის წარმოებაზე, არსებითი კოფაქტორით მრავალი ბიოსინთეზური გზისთვის, მათ შორის შემცირებული გლუტათიონის რეგენერაციასა და ცხიმოვანი მჟავების და ქოლესტერინის სინთეზზე.
დასკვნა
კრებსის ციკლის შუალედური ნივთიერებების როლი უჯრედულ მეტაბოლიზმში სცილდება მათ მონაწილეობას ATP წარმოქმნაში. ეს შუალედები ხელს უწყობენ სხვადასხვა მეტაბოლურ პროცესებს, გავლენას ახდენენ ენერგიის წარმოებაზე, ბიოსინთეზზე, რედოქს ბალანსზე და უჯრედების ფუნქციის რეგულირებაზე. ამ შუალედური ნივთიერებების რთული როლების გაგება გვაწვდის ინფორმაციას უჯრედული მეტაბოლიზმის ურთიერთდაკავშირებულ ბუნებასა და მრავალფეროვან ფუნქციებზე, რომლებსაც ისინი ემსახურებიან უჯრედული ჰომეოსტაზის შენარჩუნებასა და გარემოს სიგნალებზე რეაგირებაში.