اسید سیتریک و بیوشیمی آن

برای آشنایی با ساختار بیوشیمی اسید سیتریک به مطالعه مقاله زیر بپردازید:

سیترات یک واسطه در چرخه TCA است. TCA یک مسیر متابولیک مرکزی برای حیوانات، گیاهان و باکتری ها است.
سیترات سیتات، تراکم اگزالاسیتات را با استیل کولا تشکیل می دهد تا سیترات را تشکیل دهد.
سیترات سپس به عنوان پایه ای برای آکنیتاز عمل می کند و به اسید آکونیت تبدیل می شود.
این چرخه اسید سیتریک  با بازسازی اگزالاسیتات به پایان می رسد. این سری از واکنش های شیمیایی منبع دو سوم انرژی مشتق شده از مواد غذایی در ارگانیسم های بالاتر هستند.
هانس آدولف کربس جایزه نوبل سال ۱۹۵۳ در زمینه فیزیولوژی و پزشکی را برای کشف این ساختار دریافت کرد.

بعضی از باکتریها، به ویژهE. coli، می توانند به عنوان بخشی از چرخه TCA تولید و مصرف سیترات خود را داشته باشند، اما این ساختارها به عنوان غذا قابل مصرف نیستند، زیرا آنها از آنزیم هایی که برای ورود به سلول نیاز ندارند استفاده می کنند.
پس از ده ها هزار تکامل در یک محرک گلوکز که حاوی سیترات در آزمایش Long-Term Evolution  ریچارد لنسکی است، یک نوع E.coli با توانایی رشد هوازی در سیترات تکامل یافته است.
زاچاری بلانت و همکارانش این “Cit +” E. coli را به عنوان یک مدل برای تکامل ویژگی های نوین  مشابه ساختار اسید سیتریک مورد مطالعه قرار دادند.
آنها شواهدی را دریافت کردند که این نوآوری ناشی از یک جهش ناقص تقلیدی بود که در ایجاد این ویژگی به دلیل انباشت چند جهش قبلی تقویت کننده موثر بود، البته هویت و اثرات آن هنوز در حال بررسی است.

چرخه اسید سیتریک چگونه است ؟

اسید سیتریک در بسیاری از میوه ها، به طور طبیعی وجود دارد. به عنوان مثال، میوه های مرکبات منبع اصلی اسید سیتریک هستند. در غذاها بسیار رایج است. بسیاری از غذاهای فرآوری شده حاوی اسید سیتریک به عنوان یک افزودنی است. مانند تمام اسیدها، دارای طعم ترش است، اما برای مصرف انسانی امن است. اسید سیتریک همچنین نگهدارنده است که محبوبیت آن را در غذاهای فرآوری شده افزایش می دهد.

چرخه اسید سیتریک در ماتریکس میتوکندری رخ می دهد. تقریبا تمام آنزیم های چرخه اسید سیتریک محلول هستند به استثنای انسداد سوسپینات دهیدروژناز آن که در غشای داخلی میتوکندری قرار می گیرد. بر خلاف گلیکولیز، چرخه اسید سیتریک یک حلقه بسته است:

آخرین قسمت مسیر، ترکیب مورد استفاده در مرحله اول را بازسازی می کند. هشت مرحله از چرخه یک سری از واکنش های بازآموزی، کم آبی، هیدراتاسیون و واکنش دکربوکسیله شدن است که دو مولکول دی اکسیدکربن، یک GTP / ATP و فرمهای کاهش NADH و FADH2 تولید می کنند. این یک مسیر هوازی محسوب می شود زیرا تولید NADH و FADH2 باید الکترون ها را به مسیر بعدی سیستم منتقل کند که از اکسیژن استفاده می کند. اگر این انتقال رخ ندهد، مراحل اکسیداسیون چرخه اسید سیتریک نیز رخ نمی دهد. توجه داشته باشید که چرخه اسید سیتریک به طور مستقیم ATP تولید می کند و به طور مستقیم اکسیژن مصرف نمی کند.

چرخه اسید سیتریک

در چرخه اسید سیتریک، گروه استیل از استیل CoA به یک مولکول oxaloacetate چهار کربن متصل می شود تا مولکول سیترات شش کربن را تشکیل دهد. از طریق یک سری از مراحل، سیترات اکسید می شود و دو مولکول دی اکسید کربن را برای هر گروه استیل که به چرخه تغذیه می کنند، آزاد می کند. در این فرایند، سه مولکول NAD + به NADH کاهش می یابد، یک مولکول FAD به FADH2 کاهش می یابد و یک ATP یا GTP (بسته به نوع سلول) (توسط فسفوریلاسیون سطح سوبسترا) تولید می شود. از آنجا که محصول نهایی چرخه اسید سیتریک نیز اولین واکنش دهنده است، این چرخه به طور مداوم در حضور واکنش های کافی کار می کند.