Citronsyracykeln är en central del av kroppens energiomsättning. Det är en serie kemiska reaktioner som sker inne i cellernas mitokondrier och som hjälper kroppen att utvinna energi ur framför allt kolhydrater och fett, men även proteiner. Energin används sedan för att bilda ATP, som fungerar som cellernas viktigaste energikälla.
Citronsyracykeln kallas även Krebs cykel eller trikarboxylsyracykeln (TCA-cykeln). Namnet kommer från citrat, den joniserade formen av citronsyra, som bildas i början av cykeln. Citronsyra är samma ämne som förekommer naturligt i bland annat citroner och andra citrusfrukter.
Hur fungerar citronsyracykeln?
För att citronsyracykeln ska kunna starta behöver cellerna först bilda acetyl-CoA. Det är en molekyl som fungerar som en viktig knutpunkt i ämnesomsättningen och som kan bildas när kroppen bryter ner kolhydrater, fettsyror och vissa aminosyror.
När vi exempelvis äter kolhydrater bryts de ner till glukos. Genom glykolysen omvandlas glukos vidare till pyruvat. Pyruvat kan därefter omvandlas till acetyl-CoA, som går in i citronsyracykeln.
Acetyl-CoA förenas med oxaloacetat och bildar citrat. Därefter följer flera enzymstyrda reaktioner där citrat stegvis omvandlas till andra ämnen. I slutet av cykeln har oxaloacetat återbildats och kan användas igen för att ta emot en ny acetyl-CoA-molekyl. Det är därför processen beskrivs som en cykel.
Vad bildas i citronsyracykeln?
Citronsyracykelns viktigaste uppgift är egentligen inte att producera stora mängder ATP direkt. I stället bildas framför allt de energirika elektronbärarna NADH och FADH2. Dessa går vidare till elektrontransportkedjan i mitokondrierna, där deras energi används för att producera ATP. För varje acetyl-CoA som går ett varv genom citronsyracykeln bildas:
- 3 NADH.
- 1 FADH2.
- 1 GTP, som energimässigt motsvarar ungefär 1 ATP.
- 2 molekyler koldioxid.
Eftersom en glukosmolekyl ger upphov till två acetyl-CoA går citronsyracykeln två varv för varje glukosmolekyl som bryts ner fullständigt.
Vilken roll har citronsyracykeln för kroppens energi?
Citronsyracykeln är en del av den aeroba energiomsättningen, alltså den energiutvinning som är kopplad till tillgången på syre. Själva cykeln förbrukar inte syre direkt, men den är beroende av elektrontransportkedjan, där syre fungerar som den slutliga elektronmottagaren.
Tillsammans med glykolysen, omvandlingen av pyruvat till acetyl-CoA och elektrontransportkedjan gör citronsyracykeln det möjligt för kroppen att få ut betydligt mer energi ur glukos än vad glykolysen ensam kan ge.
Vid otillräcklig syretillgång kan pyruvat i större utsträckning omvandlas till laktat i stället för att användas för aerob energiproduktion. Enzymet laktatdehydrogenas (LD) deltar i omvandlingen mellan pyruvat och laktat och har därför en koppling till cellernas energiomsättning.
Var sker citronsyracykeln?
Hos människan sker citronsyracykeln huvudsakligen i mitokondriernas matrix. Mitokondrier brukar därför beskrivas som cellernas kraftverk. Vävnader med stort energibehov, exempelvis hjärtmuskeln och skelettmusklerna, innehåller många mitokondrier.
Röda blodkroppar är ett viktigt undantag. Mogna röda blodkroppar saknar mitokondrier och kan därför inte använda citronsyracykeln. De får i stället sin energi genom glykolys.
Är citronsyracykeln bara kopplad till kolhydrater?
Nej. En viktig egenskap hos citronsyracykeln är att den fungerar som en gemensam knutpunkt för flera delar av ämnesomsättningen.
Fettsyror kan brytas ner genom betaoxidation och bilda acetyl-CoA som går in i cykeln. Även aminosyror från proteiner kan efter olika omvandlingar bidra med acetyl-CoA eller andra molekyler som ingår i citronsyracykeln.
Det innebär att kroppen kan använda citronsyracykeln för energiutvinning oavsett om en stor del av energin för tillfället kommer från kolhydrater, fett eller protein.
Vilka ämnen ingår i citronsyracykeln?
Under ett varv bildas och förbrukas flera olika organiska syror. De viktigaste mellanprodukterna är:
- Citrat
- Isocitrat
- Alfa-ketoglutarat
- Succinyl-CoA
- Succinat
- Fumarat
- Malat
- Oxaloacetat
Oxaloacetat återbildas i slutet och kan sedan reagera med ytterligare en acetyl-CoA-molekyl, vilket gör att cykeln börjar om.
Vilka vitaminer och mineraler behövs för citronsyracykeln?
Flera enzymer i och omkring citronsyracykeln är beroende av vitaminer och mineraler för att fungera normalt. Framför allt spelar flera B-vitaminer en roll, bland annat vitamin B1 (tiamin), B2 (riboflavin), B3 (niacin) och B5 (pantotensyra).
Även mineraler som magnesium har betydelse för många enzymatiska reaktioner i kroppens energiomsättning. Magnesium är bland annat viktigt för reaktioner där ATP används eller bildas.
Kan man mäta citronsyracykeln med ett blodprov?
Det finns inget vanligt blodprov som direkt visar hur bra citronsyracykeln fungerar. Eftersom processen sker inne i cellernas mitokondrier bedöms den inte genom att mäta ett enskilt blodvärde.
Däremot finns blodmarkörer som har koppling till kroppens ämnesomsättning och energihantering. Glukos visar exempelvis mängden glukos i blodet, medan kreatinkinas (CK) är ett enzym med betydelse för energiomsättningen framför allt i muskler.
Även levern spelar en viktig roll i kroppens ämnesomsättning. Leverenzymen ALAT och ASAT deltar bland annat i omsättningen av aminosyror och kopplar på så sätt samman aminosyrametabolismen med kroppens övriga energiomsättning.
Vad är skillnaden mellan glykolysen och citronsyracykeln?
Glykolysen är den process där glukos bryts ner till pyruvat. Den sker i cellens cytoplasma och kan fungera utan direkt tillgång till syre. Glykolysen ger en relativt liten mängd ATP.
Citronsyracykeln sker däremot i mitokondrierna och tar vid efter att pyruvat har omvandlats till acetyl-CoA. Genom citronsyracykeln och den efterföljande elektrontransportkedjan kan betydligt mer av energin i näringsämnena tas till vara.
Är citronsyracykeln samma sak som cellandning?
Nej, men citronsyracykeln är en viktig del av cellandningen. Cellandning är ett bredare begrepp som omfattar flera steg i cellernas energiutvinning, framför allt glykolysen, omvandlingen av pyruvat till acetyl-CoA, citronsyracykeln och elektrontransportkedjan.
Processerna samverkar för att omvandla den kemiska energin i näringsämnen till ATP, som cellerna sedan kan använda till exempelvis muskelarbete, transport av ämnen över cellmembran, uppbyggnad av nya molekyler och andra energikrävande funktioner.
