Reverse Krebs cycle
રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્ર (રિવર્સ ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્ર, રિવર્સ ટી. સી. એ. ચક્ર, અથવા રિવર્સ સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર, અથવા રિડક્ટિવ ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્ર, અથવા રિડક્ટિવ ટી. સી. એ. ચક્ર તરીકે પણ ઓળખાય છે) એ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનો એક ક્રમ છે જેનો ઉપયોગ કેટલાક બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીમાંથી કાર્બન સંયોજનો ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે. પ્રતિક્રિયા એ છે કે સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર વિપરીત રીતે ચાલે છે. જ્યાં ક્રેબ્સ ચક્ર કાર્બોહાઈડ્રેટ્સ લે છે અને તેમને CO2 અને પાણીમાં ઓક્સિડાઇઝ કરે છે, ત્યાં વિપરીત ચક્ર કાર્બન સંયોજનો બનાવવા માટે CO2 અને H2O લે છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કેટલાક બેક્ટેરિયા (જેમ કે એક્વિફોટા) દ્વારા કાર્બન સંયોજનોનું સંશ્લેષણ કરવા માટે થાય છે, કેટલીકવાર હાઇડ્રોજન, સલ્ફાઇડ અથવા થિયોસલ્ફેટનો ઇલેક્ટ્રોન દાતાઓ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રક્રિયાને રિડક્ટિવ પેન્ટોઝ ફોસ્ફેટ ચક્રમાં અકાર્બનિક કાર્બનના સ્થિરીકરણના વિકલ્પ તરીકે જોઈ શકાય છે જે વિવિધ પ્રકારના સુક્ષ્મજીવાણુઓ અને ઉચ્ચ સજીવોમાં જોવા મળે છે. ક્રેબ્સ ચક્રથી તફાવતો ઓક્સિડેટીવ સાઇટ્રિક એસિડ ચક્રથી વિપરીત, રિવર્સ અથવા રિડક્ટિવ ચક્રમાં કેટલાક મુખ્ય તફાવતો છે. રિડક્ટિવ સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર માટે વિશિષ્ટ ત્રણ ઉત્સેચકો છે-સાઇટ્રેટ લાઇઝ, ફ્યુમરેટ રિડક્ટેઝ અને α-કેટોગ્લુટેરેટ સિન્થેઝ. ઓક્સાલોએસેટેટ અને એસિટેટમાં સાઇટ્રિક એસિડનું વિભાજન સાઇટ્રેટ સિન્થેઝની વિપરીત પ્રતિક્રિયાને બદલે સાઇટ્રેટ લાઇઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે. સક્સિનેટ ડિહાઇડ્રોજિનેઝને ફ્યુમરેટ રિડક્ટેઝ દ્વારા બદલવામાં આવે છે અને α-કેટોગ્લુટેરેટ સિન્થેઝ α-કેટોગ્લુટેરેટ ડિહાઇડ્રોજિનેઝને બદલે છે. સક્સિનેટનું 2-ઓક્સોગ્લુટેરેટમાં રૂપાંતર પણ અલગ છે. ઓક્સિડેટીવ પ્રતિક્રિયામાં આ પગલું NADHના ઘટાડા સાથે જોડાયેલું છે. જો કે, 2-ઓક્સોગ્લુટેરેટનું સક્સિનેટમાં ઓક્સિડેશન એટલું ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ છે કે NADHમાં વિપરીત પ્રતિક્રિયાને ચલાવવા માટે રિડક્ટિવ શક્તિનો અભાવ છે. આર. ટી. સી. એ. ચક્રમાં, આ પ્રતિક્રિયામાં ઓછી સંભવિતતા ધરાવતા ફેરેડોક્સિનનો ઉપયોગ કરવો પડે છે. પ્રારંભિક જીવન માટે સુસંગતતા પ્રતિક્રિયા એ પ્રીબાયોટિક પ્રારંભિક-પૃથ્વીની પરિસ્થિતિઓ માટે સંભવિત ઉમેદવાર છે અને તેથી, જીવનની ઉત્પત્તિના સંશોધનમાં રસ છે. એવું જાણવા મળ્યું છે કે ચક્રના કેટલાક બિન-સળંગ પગલાંઓને પ્રકાશ રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા ખનિજો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત કરી શકાય છે, જ્યારે સંપૂર્ણ બે અને ત્રણ-પગલાંના ક્રમને ધાતુના આયનો જેમ કે આયર્ન (ઘટાડતા એજન્ટો તરીકે) દ્વારા એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં પ્રોત્સાહન આપી શકાય છે. વધુમાં, આ સજીવો કે જે ફોટોકેમિસ્ટ્રીમાંથી પસાર થાય છે તે સાઇટ્રિક એસિડ ચક્રનો ઉપયોગ કરી શકે છે અને કરી શકે છે. જો કે, પરિસ્થિતિઓ અત્યંત કઠોર હોય છે અને 1 એમ હાઇડ્રોક્લોરિક અથવા 1 એમ સલ્ફ્યુરિક એસિડની જરૂર પડે છે અને 80-140 °C પર મજબૂત ગરમીની જરૂર પડે છે. પ્રારંભિક જીવન અને બાયોમોલેક્યુલ્સમાં ફાળો આપતા આર. ટી. સી. એ. ચક્રની આ શક્યતાઓ સાથે, એવું માનવામાં આવે છે કે આર. ટી. સી. એ. ચક્ર ઉત્સેચકોના ઉપયોગ વિના પૂર્ણ થઈ શક્યું ન હોત. આર. ટી. સી. એ. ચક્રને આગળ વધારવા માટે અત્યંત ઓક્સિડાઇઝ્ડ પ્રજાતિઓના ઘટાડાના ગતિશીલ અને થર્મોડાયનેમિક પરિમાણો ઉત્સેચકો તરીકે ઓળખાતા જૈવિક ઉત્પ્રેરકોની જરૂરી ક્રિયા વિના અસંભવિત લાગે છે. આર. ટી. સી. એ. ચક્રમાં કેટલીક પ્રતિક્રિયાઓનો દર સંભવતઃ ઉત્સેચકો વિના પૃથ્વી પર જીવનની રચનામાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપવા માટે ખૂબ ધીમો રહ્યો હશે. આર. ટી. સી. એ. ચક્રના થર્મોડાયનેમિક્સને ધ્યાનમાં લેતા, ઉત્પાદનમાંથી રિએક્ટન્ટમાં જતી ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં વધારો પાયરોફોસ્ફેટને પાયરુવેટને ઓક્સાલોએસેટેટમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે એક અસંભવિત ઊર્જા સ્રોત બનાવશે કારણ કે પ્રતિક્રિયા ખૂબ જ એન્ડોએર્જિક છે. જો કે, એવું સૂચવવામાં આવે છે કે ક્રેબ્સ ચક્ર, ગ્લાયોક્સિલેટ ચક્ર અને રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્ર માટે બિન-ઉત્સેચકીય પુરોગામી ઉદ્દભવ્યું હોઈ શકે છે, જ્યાં ઓક્સિડેશન અને ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓ સહકાર આપે છે. એ. ટી. પી. નો ઉપયોગ કરીને કાર્બોક્સિલેશનનો પાછળથી ઉપયોગ રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્રના ભાગોને જન્મ આપી શક્યો હોત. એવું સૂચવવામાં આવે છે કે ક્રેબ્સનું વિપરીત ચક્ર છેલ્લા સાર્વત્રિક સામાન્ય પૂર્વજમાં પણ અધૂરું હતું. રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્રની ઘણી પ્રતિક્રિયાઓ, જેમાં થિયોએસ્ટરિફિકેશન અને હાઇડ્રોલિસિસનો સમાવેશ થાય છે, તે ઊંડા દરિયાઈ આલ્કલાઇન હાઇડ્રોથર્મલ વેન્ટ પોલાણમાં આયર્ન-સલ્ફાઇડ ખનિજો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થઈ શકે છે. તાજેતરમાં જ, જલીય માઇક્રોડ્રોપ્લેટ્સ રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્રમાં રિડક્ટિવ કાર્બોક્સિલેશન પ્રતિક્રિયાઓને પ્રોત્સાહન આપતા હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. તબીબી સુસંગતતા મેલાનોમાના પેથોફિઝિયોલોજીમાં રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્ર મુખ્ય ભૂમિકા ભજવવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. મેલાનોમા ગાંઠો કચરાના ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ કરવા માટે સામાન્ય ચયાપચયના માર્ગોને બદલવા માટે જાણીતા છે. આ ચયાપચય અનુકૂલન ગાંઠને તેની ચયાપચયની જરૂરિયાતોને અનુરૂપ બનાવવામાં મદદ કરે છે. સૌથી વધુ જાણીતું અનુકૂલન વોરબર્ગ અસર છે જ્યાં ગાંઠો તેમના ગ્રહણ અને ગ્લુકોઝના ઉપયોગમાં વધારો કરે છે. ગ્લુટામાઇન એ એસિટિલ-કોએ ઉત્પન્ન કરવા માટે રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્રમાં ઉપયોગમાં લેવાતા જાણીતા પદાર્થોમાંનું એક છે. આ પ્રકારની મિટોકોન્ડ્રીયલ પ્રવૃત્તિ કેન્સર પેદા કરતા કોષોને ઓળખવા અને લક્ષિત કરવાની નવી રીત પ્રદાન કરી શકે છે. રિવર્સ ક્રેબ્સ ચક્ર થિયોમિક્રોસ્પિરા ડેનિટ્રિફિકન્સ, કેન્ડિડેટસ આર્કોબેક્ટર અને ક્લોરોબૅક્યુલમ ટેપિડમનો માઇક્રોબાયલ ઉપયોગ CO2 ને કાર્બન સંયોજનોમાં ફેરવવા માટે rTCA ચક્રનો ઉપયોગ કરે છે. આ બેક્ટેરિયાની ક્ષમતા, અન્ય લોકો વચ્ચે, આર. ટી. સી. એ. ચક્રનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા, એ વિચારને સમર્થન આપે છે કે તેઓ પૂર્વજોના પ્રોટિઓબેક્ટેરિયમમાંથી મેળવવામાં આવ્યા છે, અને આ ચક્રનો ઉપયોગ કરતા અન્ય સજીવો અગાઉ માનવામાં આવતા કરતાં વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં છે. કાર્બન સ્થિરીકરણ કેલ્વિન ચક્ર સંદર્ભો પણ જુઓ સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર ચયાપચયના માર્ગો જીવનની ઉત્પત્તિ