Կրեբսի ցիկլը, որը նաև հայտնի է որպես կիտրոնաթթվի ցիկլ կամ տրիկարբոքսիլաթթվի ցիկլ, բոլոր աերոբ օրգանիզմներում բջջային շնչառության և էներգիայի արտադրության կարևոր մասն է: Այն քիմիական ռեակցիաների բարդ շարք է, որոնք տեղի են ունենում միտոքոնդրիայում և կենտրոնական դեր են խաղում ածխաջրերի, ճարպերի և սպիտակուցների նյութափոխանակության մեջ։ Մինչև սուբստրատները կարող են մտնել Կրեբսի ցիկլ, նրանք անցնում են տարբեր մետաբոլիկ ուղիներով, որպեսզի փոխարկվեն ցիկլի հետ համատեղելի միջանկյալ նյութերի:
Գլիկոլիզ
Գլիկոլիզը գլյուկոզայի քայքայման սկզբնական փուլն է, որտեղ գլյուկոզայի մոլեկուլը վերածվում է պիրուվատի երկու մոլեկուլի: Այս գործընթացը տեղի է ունենում ցիտոպլազմայում և առաջացնում է փոքր քանակությամբ ATP և NADH: Գլիկոլիզից ստացված պիրուվատն այնուհետև մտնում է միտոքոնդրիա և հետագայում օքսիդացվում է ացետիլ-CoA-ի, որը հանդիսանում է Կրեբսի ցիկլի հիմնական մուտքի կետը:
Բետա-օքսիդացում
Բետա-օքսիդացումը ճարպաթթուների կատաբոլիզմի նյութափոխանակության ուղին է: Երկար շղթայով ճարպաթթուները սկզբում ակտիվանում և տեղափոխվում են միտոքոնդրիա, որտեղ նրանք ենթարկվում են մի շարք ռեակցիաների, որոնք հանգեցնում են ացետիլ-CoA մոլեկուլների առաջացմանը: Այս ացետիլ-CoA մոլեկուլներն այնուհետև սնվում են Կրեբսի ցիկլ՝ իրենց ածխածնի ատոմների օքսիդացման միջոցով էներգիա արտադրելու համար:
Ամինաթթուների կատաբոլիզմ
Ամինաթթուները՝ սպիտակուցների շինանյութերը, կարող են նաև նպաստել Կրեբսի ցիկլին իրենց կատաբոլիկ ուղիներով: Տարբեր ամինաթթուներ վերածվում են միջանկյալ նյութերի, որոնք կարող են մտնել ցիկլ տարբեր կետերում: Օրինակ, մի քանի ամինաթթուների ածխածնային կմախքները ենթարկվում են տրանսամինացման և դեամինացման գործընթացների՝ ձևավորելու մոլեկուլներ, ինչպիսիք են պիրուվատը, օքսալացետատը կամ ալֆա-կետօղլուտարատը, որոնք ուղղակիորեն ներգրավված են Կրեբսի ցիկլի մեջ՝ որպես միջանկյալ նյութեր:
Կարգավորում և ինտեգրում
Քրեբսի ցիկլ տանող նյութափոխանակության ուղիները սերտորեն կարգավորվում են՝ պահպանելով բջջային հոմեոստազը և էներգիայի հավասարակշռությունը: Ֆերմենտները, կոֆակտորները և ալոստերիկ կարգավորիչները վերահսկում են սուբստրատների և միջանկյալ նյութերի հոսքը այս ուղիներով, ապահովելով, որ Կրեբսի ցիկլը օպտիմալ կերպով գործում է տարբեր ֆիզիոլոգիական պայմաններում: Ավելին, գլյուկոզայի, ճարպաթթուների և ամինաթթուների կատաբոլիզմի ուղիները ինտեգրված են բջջի էներգիայի դինամիկ պահանջներին բավարարելու համար, անհրաժեշտության դեպքում նյութափոխանակության միջանկյալ նյութերը հոսում են ցիկլի մեջ և դուրս գալիս:
Քրեբսի ցիկլը սնվող նյութափոխանակության ուղիների հասկանալը հնարավորություն է տալիս պատկերացում կազմել այն մասին, թե ինչպես են բջիջները էներգիա ստանում տարբեր սննդանյութերից և ինչպես այդ ուղիների դիսկարգավորումը կարող է հանգեցնել նյութափոխանակության խանգարումների: Գլիկոլիզի, բետա-օքսիդացման և ամինաթթուների կատաբոլիզմի միջև բարդ կապերը ծառայում են որպես կենսաքիմիայի հիմնաքար՝ բացահայտելով բջջային նյութափոխանակության նրբագեղությունն ու բարդությունը: