Krebs Cycle og Homeostase

Krebs-cyklussen, opkaldt efter den tysk-britiske biokemiker Hans Adolf Krebs, er en vigtig del af cellulær metabolisme.

For at vokse og udføre deres funktioner i kroppen skal celler metabolisere glukose for at producere energi. De kan derefter bruge denne energi til at syntetisere de organiske molekyler kroppen har brug for og til specifikke funktioner såsom bevægelse ind muskelceller eller fordøjelse i maven. I 1937 opdagede Krebs Krebs-cyklereaktionen, også kendt som citronsyrecyklus, der udgør en væsentlig del af denne metaboliske proces.

I løbet af opdeling og metabolisering af glukosemolekyler skal celler sørge for, at de mange kropsvariabler som temperatur, hjerterytme og respiration holdes på stabile niveauer. Homøostase beskriver den proces, hvormed celler regulerer virkningerne af hormoner, enzymer og stofskifte for at holde kroppen i orden inden for sikre grænser.

Som en del af glukosemetabolisme, reguleringen af ​​Krebs-cyklussen hjælper celler med deres homeostase.

Avancerede organismer indtager næringsstoffer og metaboliserer dem, så de kan fortsætte deres normale aktiviteter. Den vigtigste kilde til metabolisk energi er nedbrydningen af ​​glukose til kuldioxid og vand i nærvær af ilt.

For at opretholde homeostase skal niveauerne af glukose, ilt og de metaboliske produkter alle reguleres tæt. Hvert trin i den metaboliske proces, herunder Krebs cykler trin, hjælper med at regulere de organiske stoffer, den kontrollerer.

De vigtigste metaboliske trin inkluderer følgende:

• Fordøjelse

1. Mad indføres i mundhulen. Fordelingen af ​​kulhydrater starter med spyt.
2. Svelget mad kommer ind i maven. Mavesaft fordøjer maden yderligere.
3. Komplekse kulhydrater opdeles i glukose og andre biprodukter i tarmene. Glukosen absorberes af tarmvæggene og kommer ind i blodstrømmen.

• Cellulær respiration

1. Blod med ilt fra lungerne og glukose fra tarmene pumpes ud til kapillærerne, hvor ilt og glukose diffunderer ind i individuelle celler.
2. Inde i hver celle kaldte en kemisk reaktion glykolyse deler glukosemolekylerne og producerer enzymer og energibærende molekyler kaldet ATP (adenosintrifosfat).
3. Det Krebs cykler trin bruge nogle af de enzymer, der produceres ved glykolyse til at producere yderligere enzymer, mere ATP og kuldioxid.
4. De enzymer, der produceres ved glykolyse og Krebs-cyklussen, kommer ind i elektrontransportkæde og producerer et stort antal ATP-molekyler. De sidste brintreaktionsprodukter kombineres med ilt til dannelse af vand.

• Eliminering

1. Kuldioxid og vand diffunderer ud af cellerne i blodstrømmen og ledes tilbage til hjertet gennem venerne.
2. Blodet pumpes gennem lungerne til eliminere kuldioxid og gennem nyrerne til eliminere overskydende vand.

For hvert trin skal kroppen, dets organer og dets celler holde kropsvariabler som temperatur, glukoseniveau og blodtryk stabile på normale niveauer. Denne homeostatiske regulering styres af virkningen af ​​hormoner og enzymer, der kræves for at hvert metaboliske trin skal fortsætte.

Hvis der er for meget eller for lidt af et bestemt stof, vil et enzym fremskynde eller bremse de tilsvarende metaboliske trin, indtil homeostase er etableret igen.

Glukose er det vigtigste input til cellulær respiration, og dets biprodukter bruges i Krebs-cyklussen. Niveauet af glukose i blodet skal kontrolleres inden for et tæt område. Hvis der ikke er nok glukose, der når cellerne, kan de ikke længere bruge cellulær respiration og Krebs-cyklussen som energikilde. I stedet kan de begynde at nedbryde fedt eller endda muskelvæv.

At have for meget glukose i blodet kan også være skadeligt. For det første forsøger kroppen at slippe af med den ekstra glukose ved at fjerne det fra blodet i nyrerne og fjerne det gennem urinen. Overdreven vandladning dehydrerer kroppen og øger koncentrationen af ​​glukose i blodet. Hvis glukoseniveauet bliver for højt, kan personen falde i koma.

Glukoseregulering styres af bugspytkirtlen.

Hvis niveauet af glukose i blodet er for højt, frigiver bugspytkirtlen insulin i blodstrømmen. Insulin fremmer brugen af ​​glukose i cellerne og hjælper med cellulær respiration. Glukoseniveauet i blodet falder derefter. Hvis glukoseniveauet er for lavt, signalerer bugspytkirtlen leveren om at frigive mere glukose. Leveren er i stand til at gemme overskydende glukose og frigiver den for at hjælpe med at opretholde glukosehomeostase.

Krebs-cyklusens hovedfunktion er at konvertere enzymer, som elektrontransportkæden bruger til at producere energi. Cyklussen er selvstændig, idet den genbruger dets bestanddele i en konstant gentagende sekvens. Enzymerne NAD og FAD ændres til højenergimolekyler NADH og FADH₂ der kan drive elektrontransportkæden.

Krebs-cyklussen består af følgende trin:

1. Pyruvatmolekylerne, der er skabt ved spaltning af glukose under glykolyse, kommer ind i cellens mitokondrier, hvor et enzym metaboliserer dem i Acetyl CoA for at starte Krebs-cyklussen.
2. Acetylgruppen kombineres med et fire-carbon oxaloacetat til dannelse af en citrat.
3. Citratet mister to kulmolekyler til dannelse af to kuldioxidmolekyler ved hjælp af energien fra de brudte bindinger til at producere to NADH molekyler.
4. Et oxaloacetatmolekyle regenereres og producerer et FADH₂ molekyle og et yderligere NADH-molekyle.
5. Det oxaloacetat molekyle er tilgængeligt til en anden cyklus i starten af ​​en ny reaktionssekvens.
6. NADH og FADH₂ molekyler migrerer til den indre membran af mitokondrier, hvor de driver elektrontransportkæde.

Gennem sin rolle i cellulær respiration, påvirker Krebs-cyklussen glucosehomeostase. Gennem regulering af glukosemetabolisme kan det spille en vigtig rolle i den samlede homeostase i kroppen.

Enzymerne, der produceres under cellulær respiration, hjælper med at holde cellerne i homeostase.

Molekyler som NAD og FAD er nødvendige for at Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden kan fortsætte. Yderligere enzymer fremskynder eller sænker Krebs-cyklussen afhængigt af cellesignalering. Celler sender signaler for at indikere en ubalance og anmoder om Krebs-cyklussen for at hjælpe med at opretholde homeostase for de stoffer og variabler, den kan påvirke.

Da Krebs-cyklussen er en del af metabolisk kæde der bruger glukose og ilt, mens de producerer kuldioxid og vand, kan cyklussen påvirke niveauerne af disse fire stoffer og udløse justeringer i andre metaboliske funktioner. For eksempel, hvis der kræves en høj metabolisme, fordi kroppen udøver anstrengende aktivitet, kan iltniveauerne i cellerne falde. En langsommere Krebs-cyklus tvinger kroppen til at trække vejret hurtigere og hjertet til at pumpe hurtigere og levere det krævede ilt til cellerne.

Den samme type mekanisme kan påvirke udløsere som sult, tørst eller forsøg på at hæve eller sænke kropstemperaturen. Sult og tørst får en person til at kigge efter mad og vand. En person, der føler sig for varm, sveder, kigger efter skygge og fjerner tøj. En person, der føler sig kold, ryster, kigger efter et varmt sted og tilføjer tøjlag.

Gennem sin unikke rolle i cellemetabolisme, er Krebs-cyklus hjælper med at opretholde homeostase i kroppen og påvirker også opførsel.