سیکل کربس (چرخه کربس) یا چرخه اسید سیتریک – بررسی جامع مراحل، اهمیت بالینی و کاربردهای آزمایشگاهی
سیکل کربس (چرخه کربس) یا چرخه اسید سیتریک مهمترین مسیر تولید انرژی در سلولهای هوازی است که در ماتریکس میتوکندری رخ میدهد. در هر دور این چرخه از یک مولکول استیلکوآ، سه NADH، یک FADH₂، یک GTP و دو CO₂ تولید میشود. این چرخه نقش کلیدی در تشخیص اسیدوز لاکتیک، اختلالات مادرزادی متابولیسم، سرطان (اثر واربورگ) و تفسیر آزمایشهای کروماتوگرافی اسیدهای آلی ادرار دارد.
جهت عضویت در کانال آموزشی هماتولوژی و علوم آزمایشگاهی به لینک زیر مراجعه کنید:
فهرست مطالب
چکیده سیکل کربس( چرخه کربس)
سیکل کربس ( چرخه کربس) مرکز فرماندهی متابولیسم انرژی در سلولهای هوازی است. این چرخه نه تنها مسئول تولید بخش اعظم ATP سلولی است، بلکه یک هاب آنابولیک-کاتابولیک برای کربوهیدراتها، لیپیدها و پروتئینها به شمار میرود. این مقاله مراحل هشتگانه چرخه، مکانیسمهای تنظیم، بازده انرژی و بهویژه اهمیت تشخیصی-آزمایشگاهی آن را با تمرکز بر تستهای روتین و تخصصی علوم آزمایشگاهی (لاکتات/پیرووات، کروماتوگرافی اسیدهای آلی ادرار، متابولومیکس و …) بررسی میکند.
مراحل هشتگانه سیکل کربس (سیکل اسید سیتریک) + جدول خلاصه
در شکل زیر تضویر چرخه کربس را مشاهده می کنید:
| مرحله | واکنش | آنزیم اصلی | محصول انرژیزا | CO₂ | نکته کلیدی |
|---|---|---|---|---|---|
| ۱ | استیل-CoA + اگزالواستات → سیترات | سیترات سنتاز | – | – | نقطه تنظیمی اصلی |
| ۲ | سیترات ↔ ایزوسیترات | آکونیتاز | – | – | مهار توسط فلوئورواستات |
| ۳ | ایزوسیترات → α-کتوگلوتارات | ایزوسیترات دهیدروژناز | NADH | ۱ | مهمترین نقطه تنظیمی |
| ۴ | α-کتوگلوتارات → سوکسینیل-CoA | کمپلکس α-KGDH | NADH | ۱ | شبیه PDH |
| ۵ | سوکسینیل-CoA → سوکسینات | سوکسینیل-CoA سنتتاز | GTP (≡ATP) | – | تنها تولید مستقیم ATP |
| ۶ | سوکسینات → فومارات | سوکسینات دهیدروژناز (SDH) | FADH₂ | – | کمپلکس II زنجیره تنفسی |
| ۷ | فومارات → مالات | فوماراز | – | – | |
| ۸ | مالات → اگزالواستات | مالات دهیدروژناز | NADH | – |
نکته طلایی: محصولات هر دور چرخه کربس: ۳ NADH + ۱ FADH₂ + ۱ GTP + ۲ CO₂
بازده کلی یک مولکول گلوکز: حدود ۳۰–۳۲ ATP
انیمیشن سیکل کربس( انیمیشن چرخه کربس) : در ویدئوی زیر می توانید مسیر سیکل کربس را مشاهده کنید:
اهمیت بالینی و آزمایشگاهی سیکل کربس (چرخه کربس) برای متخصصین علوم آزمایشگاهی
۱. نسبت لاکتات به پیرووات (L/P Ratio)
L/P > ۲۵ → اختلال در چرخه کربس یا زنجیره انتقال الکترون
۲. کروماتوگرافی اسیدهای آلی ادرار (جدول تشخیصی)
نکته: این چهار اختلال جزو مهمترین بیماریهای مادرزادی چرخه کربس هستند که در کروماتوگرافی اسیدهای آلی ادرار (OAU) تشخیص داده میشوند و سؤال پرتکرار آزمونهای ارشد، دکتری تخصصی و بورد علوم آزمایشگاهی است.
۳. اختلالات مادرزادی چرخه کربس و تومورهای ارثی
جهش SDHA/B/C/D → پاراگانگلیوما، فئوکروموسیتوما
FH → ليومیوماتوز ارثی و کارسینومای کلیه نوع ۲
۴. سرطان و اثر واربورگ در چرخه کربس
کاهش فعالیت چرخه کربس → افزایش گلوتامینولیز → اهداف درمانی جدید: Ivosidenib, Enasidenib
۵. کتواسیدوز دیابتی و مسمومیتها
متانول → اسید فرمیک → مهار سیترات سنتاز
اتیلن گلیکول → کریستال اگزالات کلسیم در ادرار
۱۰ سوال پرتکرار درباره سیکل کربس (چرخه اسید سیتریک)
۱. چرخه کربس کجا اتفاق میافتد؟
در ماتریکس میتوکندری (به جز مرحله ۶ که در غشای داخلی است).
۲. چند ATP مستقیماً در چرخه کربس تولید میشود؟
فقط یک GTP (معادل یک ATP) در مرحله ۵.
۳. مهمترین نقطه تنظیمی چرخه کربس کدام است؟
آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز (فعالسازی توسط ADP و Ca²⁺).
۴. کدام آنزیم چرخه کربس جزو زنجیره انتقال الکترون هم هست؟
سوکسینات دهیدروژناز = کمپلکس II.
۵. نسبت لاکتات به پیرووات بالا یعنی چه؟
اختلال در چرخه کربس یا زنجیره انتقال الکترون.
۶. کدام کمبود آنزیمی چرخه کربس باعث پاراگانگلیوما میشود؟
جهش در ژنهای SDHA, SDHB, SDHC, SDHD.
۷. اثر واربورگ چیست؟
تبدیل گلوکز به لاکتات حتی در حضور اکسیژن به دلیل کاهش فعالیت چرخه کربس.
۸. در مسمومیت با متانول کدام آنزیم مهار میشود؟
سیترات سنتاز (به دلیل اسید فرمیک).
۹. بازده انرژی کامل یک مولکول گلوکز چند ATP است؟
۳۰–۳۲ ATP (بسته به نوع شاتل).
۱۰. چرخه کربس چند مولکول CO₂ تولید میکند؟
دو مولکول CO₂ در هر دور (مراحل ۳ و ۴).
منابع معتبر برای مطالعه بیشتر سیکل کربس
- Lehninger Principles of Biochemistry – 8th Edition 2021
- NCBI Bookshelf – Citric Acid Cycle
- AMBOSS – Krebs Cycle & Clinical Correlations
- OMIM – SDH-related hereditary tumors
“`