Der Krebs-Zyklus und die Homöostase

Der Krebs-Zyklus, benannt nach dem deutsch-britischen Biochemiker Hans Adolf Krebs, ist ein wichtiger Bestandteil des zellulären Stoffwechsels.

Um zu wachsen und ihre Funktionen im Körper zu erfüllen, müssen Zellen Glukose verstoffwechseln, um Energie zu produzieren. Sie können diese Energie dann verwenden, um die organischen Moleküle zu synthetisieren, die der Körper benötigt, und für bestimmte Funktionen wie die Bewegung in Muskelzellen oder Verdauung im Magen. 1937 entdeckte Krebs die Krebs-Zyklus-Reaktion, auch Zitronensäure-Zyklus genannt, die einen großen Teil dieses Stoffwechselprozesses ausmacht.

Bei der Spaltung und Verstoffwechselung von Glukosemolekülen müssen Zellen dafür sorgen, dass die vielen Körpervariablen wie Temperatur, Herzschlag und Atmung auf einem stabilen Niveau gehalten werden. Homöostase beschreibt den Prozess, durch den Zellen die Wirkung von Hormonen, Enzymen und Stoffwechsel regulieren, damit der Körper innerhalb sicherer Grenzen richtig funktioniert.

Im Rahmen Glukosestoffwechsel, die Regulierung des Krebs-Zyklus hilft den Zellen bei ihrer Homöostase.

Fortgeschrittene Organismen nehmen Nährstoffe auf und verstoffwechseln sie, damit sie ihren normalen Aktivitäten nachgehen können. Die Hauptenergiequelle des Stoffwechsels ist der Abbau von Glukose in Kohlendioxid und Wasser in Gegenwart von Sauerstoff.

Um die Homöostase aufrechtzuerhalten, müssen der Glukose-, Sauerstoff- und Stoffwechselproduktspiegel stark reguliert werden. Jeder Schritt des Stoffwechselprozesses, einschließlich der Krebs Zyklus Schritte, hilft bei der Regulierung der organischen Substanzen, die es kontrolliert.

Zu den wichtigsten Stoffwechselschritten gehören:

• Verdauung

1. Nahrung wird in die Mundhöhle eingeführt. Der Abbau von Kohlenhydraten beginnt mit dem Speichel.
2. Verschluckte Nahrung gelangt in den Magen. Magensäfte verdauen die Nahrung weiter.
3. Komplexe Kohlenhydrate werden in Glukose zerlegt und andere Nebenprodukte im Darm. Die Glukose wird von den Darmwänden aufgenommen und gelangt in den Blutkreislauf.

• Zellatmung

1. Blut mit Sauerstoff aus der Lunge und Glukose aus dem Darm wird in die Kapillaren gepumpt, wo Sauerstoff und Glukose in die einzelnen Zellen diffundieren.
2. In jeder Zelle läuft eine chemische Reaktion namens Glykolyse spaltet die Glukosemoleküle und produziert Enzyme und energietragende Moleküle namens ATP (Adenosintriphosphat).
3. Das Schritte des Krebszyklus einige der durch Glykolyse produzierten Enzyme verwenden, um zusätzliche Enzyme, mehr ATP und Kohlendioxid zu produzieren.
4. Die durch die Glykolyse und den Krebs-Zyklus produzierten Enzyme gelangen in den Elektronentransportkette und produzieren eine große Anzahl von ATP-Molekülen. Die Endprodukte der Wasserstoffreaktion verbinden sich mit Sauerstoff zu Wasser.

• Beseitigung

1. Kohlendioxid und Wasser diffundieren aus den Zellen in den Blutkreislauf und werden über die Venen zum Herzen zurückgeleitet.
2. Das Blut wird durch die Lunge gepumpt Kohlendioxid eliminieren und durch die Nieren zu überschüssiges Wasser beseitigen.

Bei jedem Schritt müssen der Körper, seine Organe und seine Zellen Körpervariablen wie Temperatur, Glukosespiegel und Blutdruck auf einem normalen Niveau halten. Diese homöostatische Regulierung wird durch die Wirkung von Hormonen und Enzymen gesteuert, die für jeden Schritt des Stoffwechsels erforderlich sind.

Ist von einem bestimmten Stoff zu viel oder zu wenig vorhanden, beschleunigt oder verlangsamt ein Enzym die entsprechenden Stoffwechselschritte, bis die Homöostase wieder hergestellt ist.

Glucose ist der wichtigste Input für die Zellatmung und seine Nebenprodukte werden im Krebs-Zyklus verwendet. Der Glukosespiegel im Blut muss in einem engen Bereich kontrolliert werden. Wenn nicht genügend Glukose in den Zellen ankommt, können sie die Zellatmung und den Krebs-Zyklus nicht mehr als Energiequelle nutzen. Stattdessen können sie beginnen, Fette oder sogar Muskelgewebe abzubauen.

Auch zu viel Glukose im Blut kann schädlich sein. Zuerst versucht der Körper, die überschüssige Glukose loszuwerden, indem er sie aus dem Blut in den Nieren entfernt und über den Urin ausscheidet. Übermäßiges Wasserlassen dehydriert den Körper und erhöht die Glukosekonzentration im Blut. Wenn der Glukosespiegel zu hoch wird, kann die Person ins Koma fallen.

Die Glukoseregulierung wird von der Bauchspeicheldrüse gesteuert.

Ist der Glukosespiegel im Blut zu hoch, gibt die Bauchspeicheldrüse Insulin in die Blutbahn ab. Insulin fördert die Verwendung von Glukose in den Zellen und hilft bei der Zellatmung. Der Glukosespiegel im Blut sinkt dann. Ist der Glukosespiegel zu niedrig, signalisiert die Bauchspeicheldrüse der Leber, mehr Glukose freizusetzen. Die Leber kann überschüssige Glukose speichern und freisetzen, um die Glukosehomöostase aufrechtzuerhalten.

Die Hauptfunktion des Krebs-Zyklus besteht darin, Enzyme umzuwandeln, die die Elektronentransportkette zur Energieerzeugung verwendet. Der Kreislauf ist in sich abgeschlossen, da er seine chemischen Bestandteile in einer sich ständig wiederholenden Reihenfolge wiederverwendet. Die Enzyme NAD und FAD werden in die hochenergetischen Moleküle NADH und FADH. umgewandelt₂ die die Elektronentransportkette antreiben kann.

Der Krebs-Zyklus besteht aus folgenden Schritten:

1. Die Pyruvatmoleküle, die durch die Spaltung von Glukose während der Glykolyse gebildet werden, gelangen in die Zellmitochondrien, wo ein Enzym sie zu metabolisiert Acetyl-CoA um den Krebs-Zyklus zu starten.
2. Die Acetylgruppe verbindet sich mit einem Vier-Kohlenstoff-Oxaloacetat zu a Zitrat.
3. Das Citrat verliert zwei Kohlenstoffmoleküle, um zwei Kohlendioxidmoleküle zu bilden, wobei die Energie aus den aufgebrochenen Bindungen verwendet wird, um zwei NADH Moleküle.
4. Ein Oxalacetat-Molekül wird regeneriert, wodurch ein FADH₂ -Molekül und ein weiteres NADH-Molekül.
5. Das Oxalacetat Molekül steht zu Beginn einer neuen Reaktionsfolge für einen weiteren Zyklus zur Verfügung.
6. Die NADH und FADH₂ Moleküle wandern zur inneren Membran der Mitochondrien, wo sie die Elektronentransportkette.

Durch seine Rolle in Zellatmung, beeinflusst der Krebs-Zyklus die Glukosehomöostase. Durch die Regulierung des Glukosestoffwechsels kann es eine wichtige Rolle bei der gesamten Homöostase im Körper spielen.

Die Enzyme, die während der Zellatmung produziert werden, helfen, die Zellen in der Homöostase zu halten.

Moleküle wie NAD und FAD werden benötigt, damit der Krebs-Zyklus und die Elektronentransportkette fortschreiten können. Je nach Zellsignalisierung beschleunigen oder verlangsamen zusätzliche Enzyme den Krebs-Zyklus. Zellen senden Signale, um ein Ungleichgewicht anzuzeigen, und fordern den Krebs-Zyklus an, um die Homöostase für die Substanzen und Variablen aufrechtzuerhalten, die sie beeinflussen können.

Da der Krebs-Zyklus Teil der Stoffwechselkette der Glukose und Sauerstoff verbraucht und gleichzeitig Kohlendioxid und Wasser produziert, kann der Zyklus die Werte dieser vier Substanzen beeinflussen und Anpassungen anderer Stoffwechselfunktionen auslösen. Wenn beispielsweise eine hohe Stoffwechselrate erforderlich ist, weil der Körper anstrengende Aktivitäten ausführt, kann der Sauerstoffgehalt in den Zellen sinken. Ein sich verlangsamender Krebs-Zyklus zwingt den Körper, schneller zu atmen und das Herz, schneller zu pumpen, wodurch den Zellen der erforderliche Sauerstoff zugeführt wird.

Der gleiche Mechanismus kann Auslöser wie Hunger, Durst oder Versuche, die Körpertemperatur zu erhöhen oder zu senken, beeinflussen. Hunger und Durst führen dazu, dass ein Individuum nach Nahrung und Wasser sucht. Wer sich zu heiß fühlt, schwitzt, sucht Schatten und zieht Kleidungsstücke aus. Jemand, dem kalt wird, zittert, sucht sich ein warmes Plätzchen und legt Kleidungsschichten an.

Durch seine einzigartige Rolle im Zellstoffwechsel ist der Der Krebszyklus hilft, die Homöostase aufrechtzuerhalten im Körper und beeinflusst auch das Verhalten.