Najlepsza odpowiedź
Patrząc bardzo wąsko, powiedziałbym, że „celem” cyklu jest produkcja zredukowanych form NADH i FADH2, a także trochę ATP i GTP, zaczynając i kończąc na szczawiooctanie, przy czym szczawiooctan jest cząsteczką czterowęglową. Pierwszym etapem cyklu jest tworzenie cytrynianu, sześciowęglowej cząsteczki, która powstaje z dwóch węglowych acetylu – (CoA) i szczawiooctanu.
Należy powiedzieć, że cykl Krebsa nazywany jest również cyklem kwasu cytrynowego i cyklem kwasu trikarboksylowego – wszystkie te terminy opisują ten sam podstawowy zestaw szlaków metabolicznych. Należy również powiedzieć, że w rzeczywistości nie jest to całkowicie zamknięty cykl, ponieważ w rzeczywistości istnieje wiele ścieżek rozgałęzień możliwych dla produktów pośrednich na każdym etapie.
Źródłem acetylo-CoA jest glikoliza.
Sam cykl nie zużywa tlenu, mimo że wytwarza dwie cząsteczki CO2 dla każdej wchodzącej grupy acetylowej, ale jest uważany za istotną część metabolizmu tlenowego, ponieważ elektrony ze zredukowanego NADH i FADH2 są niezbędnymi wejściami do elektronu łańcuch transportowy i dostarczają energii do następnych etapów metabolizmu tlenowego, które zużywają tlen.
Jeden obrót cyklu Krebsa powoduje produkcję trzech NADH i jednego FADH2, a także jednego GTP i jednego ATP . Reakcje są katalizowane przez wiele enzymów, prawie wszystkie zawarte w cytozolu, a nie w błonach.
NADH i FADH2 pomagają następnie w napędzaniu pozostałej części metabolizmu tlenowego, poprzez łańcuch transportu elektronów, złożony proces zwany fosforylacją oksydacyjną, obejmujący kilka białek przechodzących przez błony mitochondrialne, napędzany przez transbłonowe potencjały elektryczne. Łańcuch transportu elektronów bezpośrednio wykorzystuje tlen i bursztynian wytwarzane w cyklu Krebsa, przy czym tlen ten jest starannie zarządzany i izolowany w możliwie największym stopniu z zawartości komórkowej i mitochondrialnej, w celu wytworzenia dalszych cząsteczek ATP z ADP i fosforanu. Tak więc cykl Krebsa jest istotną częścią metabolizmu tlenowego. Ale to następny krok, to fosforylacja oksydacyjna, która produkuje ATP w dużych ilościach, a ze względu na kinetykę ATP jest głównym rezerwuarem darmowej energii w komórkach.
Jednak cytrynian, sześciowęglowa cząsteczka utworzona w pierwszy etap, jak również wiele innych cząsteczek pośrednich z różnych późniejszych etapów cyklu Krebsa, zanim powróci do szczawiooctanu, może zostać przekierowany z cyklu w celu zastosowania na przykład w syntezie aminokwasów zbędnych.
Można więc powiedzieć, że cykl ma, jak przypuszczam, „cele” zarówno metaboliczne, jak i kataboliczne. Jednym z głównych „celów” życia komórkowego jest w rzeczywistości ciągła produkcja ATP. Istnieją inne rezerwuary darmowej energii we współczesnych komórkach, ale ATP jest prawie największym z nich. Bez ATP w zasadzie nic innego się nie dzieje.
Odpowiedź
Cykl Krebsa występuje w raku. Jednak w niektórych komórkach nowotworowych cukry są przepuszczane przez różne szlaki, niektóre są związane z rakiem, nie oznacza to, że nie występuje, to znaczy, że mniej rzeczy idzie w tym kierunku. Jest to dość powszechny sposób błędnej interpretacji wyników eksperymentów metabolicznych.
Myślę, że powinniśmy wrócić do powodu, dla którego ludzie uważają, że cykl Krebsa nie jest aktywny. Efekt Warburga pokazuje, że komórki rakowe generalnie gromadzą dużo energii poprzez glikolizę poprzez fermentację kwasu mlekowego, a nie fosforylację oksydacyjną. Powszechnie wspierana hipoteza głosi, że mutacje gromadzone w komórkach rakowych tworzą środowisko beztlenowe, w którym fermentacja jest bardziej preferowana niż oddychanie.
Zatem kiedy ludzie wyjaśniają, co się dzieje, jest to czarno-biała odpowiedź, że cukier idzie mleczanu i zgodnie z tą logiką nie wchodzi w cykl Krebsa. Tak naprawdę mają na myśli to, że część glukozy zostaje skierowana na inną ścieżkę. Na marginesie hipoteza Warburga sugerowała, że efekt Warburga jest przyczyną, a nie skutkiem raka. Na ogół nie jest to obsługiwane w obecnych danych.
Co dokładnie się dzieje? Krótko mówiąc, całkiem sporo. Opierając się na poniższym schemacie, pokrótce:
- Glukoza może przejść przez szlak pentozofosforanowy przez glukozo-6-fosforan. w biosyntezę, a nie produkcję energii. (czerwony) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18337823 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22509023
- Z powodu nadekspresji Dehydrogenaza fosfoglicerynianowa (PHGDH) glukoza może zostać przekształcona w biosyntezę seryny i glicyny (kolor pomarańczowy) http://www.nature.com/ng/journal/v43/n9/full/ng.890.html
- Środowiska beztlenowe i niedobory z supresor guza Von Hippel-Lindau może skutkować zmniejszonym przepływem do acetylo-CoA (niebieski) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22101433
- Cykl Kreb jest w rzeczywistości bardzo aktywny.Jednak zamiast pozyskiwać węgiel z glukozy, pochodzi on z glutaminy / glutaminianu, który zasila cytrynian za pośrednictwem szlaku dehydrogenazy izocytrynianowej-1 (IDH1) i przechodzi do synteza lipidów. (fioletowy) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22101433
- Utrata funkcji mutacji w hydratazie fumianowej w połączeniu ze środowiskami niedotlenienia może skutkować nagromadzeniem fumaranu i bursztynianu, które następnie kierują węgiel przez alaninę i ostatecznie szlak oksygenazy hemowej (HMOX) . (zielony) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21849978
Podsumowanie zmian metabolicznych w raku https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23206561
Krótko mówiąc, wiele się dzieje z cyklem Krebsa. Jednak z powodu zarówno zmian środowiskowych, jak i genetycznych, przepływ glukozy do szlaku jest zmniejszony wraz z innymi źródłami węgla.
Nie jest to dokładnie zjawisko ograniczone do komórek rakowych. Ogólnie rzecz biorąc, gdy komórki szybko rosną, ważniejszy jest szybki dostęp do energii, a nie efektywne jej wykorzystanie. W większości biotechnologii ssaków i bakterii w fazie logarytmicznej fermentacja jest głównym źródłem energii, zanim komórki przejdą do oddychania tlenowego w fazie zastoju. Zauważ, że podczas wzrostu glukoza zostaje przesunięta w kierunku NTP i biosyntezy lipidów. W fazie stacjonarnej komórki faktycznie konsumują mleczan.
Strumień metaboliczny w komórkach CHO w różnych fazach wzrostu. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21821143
Podsumowując, efekt Warburga nie jest wynikiem inaktywacji cyklu Krebsa, jest on produktem źródeł żywności pracujących wokół cyklu Krebsa.