Ο Κύκλος Krebs και η Ομοιόσταση

Ο κύκλος Krebs, που πήρε το όνομά του από τον Γερμανό-Βρετανό βιοχημικό Hans Adolf Krebs, είναι ένα βασικό μέρος του κυτταρικού μεταβολισμού.

Για να αναπτυχθούν και να εκτελέσουν τις λειτουργίες τους στο σώμα, τα κύτταρα πρέπει να μεταβολίσουν τη γλυκόζη για να παράγουν ενέργεια. Μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν αυτήν την ενέργεια για να συνθέσουν τα οργανικά μόρια που χρειάζεται το σώμα και για συγκεκριμένες λειτουργίες όπως η κίνηση μέσα μυϊκά κύτταρα ή πέψη στο στομάχι. Το 1937, ο Krebs ανακάλυψε την αντίδραση του κύκλου Krebs, επίσης γνωστή ως κύκλος κιτρικού οξέος, που αποτελεί σημαντικό μέρος αυτής της μεταβολικής διαδικασίας.

Κατά τη διάρκεια του διαχωρισμού και του μεταβολισμού των μορίων γλυκόζης, τα κύτταρα πρέπει να διασφαλίσουν ότι οι πολλές μεταβλητές του σώματος όπως η θερμοκρασία, ο καρδιακός παλμός και η αναπνοή διατηρούνται σε σταθερά επίπεδα. Ομοιοσταση περιγράφει τη διαδικασία με την οποία τα κύτταρα ρυθμίζουν τις επιδράσεις των ορμονών, των ενζύμων και του μεταβολισμού ώστε το σώμα να λειτουργεί σωστά, εντός ασφαλών ορίων.

Ως μέρος του μεταβολισμός γλυκόζης, η ρύθμιση του κύκλου Krebs βοηθά τα κύτταρα με την ομοιόσταση τους.

Οι προηγμένοι οργανισμοί λαμβάνουν θρεπτικά συστατικά και μεταβολίζουν τα ώστε να μπορούν να συνεχίσουν τις φυσιολογικές τους δραστηριότητες. Η κύρια πηγή μεταβολικής ενέργειας είναι η διάσπαση της γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό παρουσία οξυγόνου.

Για να διατηρηθεί η ομοιόσταση, τα επίπεδα γλυκόζης, οξυγόνου και των μεταβολικών προϊόντων πρέπει να ρυθμίζονται αυστηρά. Κάθε βήμα της μεταβολικής διαδικασίας, συμπεριλαμβανομένου του Κύκλος Krebs βήματα, βοηθά στη ρύθμιση των οργανικών ουσιών που ελέγχει.

Τα κύρια μεταβολικά στάδια περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Πέψη

1. Η τροφή εισάγεται στην στοματική κοιλότητα. Η κατανομή των υδατανθράκων ξεκινά με το σάλιο.
2. Η κατάποση τροφίμων εισέρχεται στο στομάχι. Οι γαστρικοί χυμοί χωνεύουν περαιτέρω το φαγητό.
3. Οι σύνθετοι υδατάνθρακες διασπώνται σε γλυκόζη και άλλα υποπροϊόντα στα έντερα. Η γλυκόζη απορροφάται από τα τοιχώματα των εντέρων και εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος.

• Κυτταρική αναπνοή

1. Αίμα με οξυγόνο από τους πνεύμονες και γλυκόζη από τα έντερα αντλείται προς τα τριχοειδή όπου το οξυγόνο και η γλυκόζη διαχέονται σε μεμονωμένα κύτταρα.
2. Μέσα σε κάθε κύτταρο, μια χημική αντίδραση που ονομάζεται γλυκόλυση χωρίζει τα μόρια γλυκόζης και παράγει ένζυμα και μόρια που φέρουν ενέργεια που ονομάζονται ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη).
3. ο Βήματα κύκλου Krebs χρησιμοποιήστε μερικά από τα ένζυμα που παράγονται από τη γλυκόλυση για να παράγουν επιπλέον ένζυμα, περισσότερο ATP και διοξείδιο του άνθρακα.
4. Τα ένζυμα που παράγονται από τη γλυκόλυση και τον κύκλο Krebs εισέρχονται στο αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και παράγουν μεγάλο αριθμό μορίων ΑΤΡ. Τα τελικά προϊόντα αντίδρασης υδρογόνου συνδυάζονται με οξυγόνο για να σχηματίσουν νερό.

• Εξάλειψη

1. Το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό διαχέονται από τα κύτταρα στη ροή του αίματος και μεταφέρονται πίσω στην καρδιά μέσω των φλεβών.
2. Το αίμα αντλείται μέσω των πνευμόνων αποβάλει το διοξείδιο του άνθρακα και μέσω των νεφρών εξαλείψτε το πλεόνασμα νερού.

Για κάθε βήμα, το σώμα, τα όργανα και τα κύτταρα του πρέπει να διατηρούν τις μεταβλητές του σώματος όπως η θερμοκρασία, τα επίπεδα γλυκόζης και η αρτηριακή πίεση σταθερά σε κανονικά επίπεδα. Αυτός ο ομοιοστατικός κανονισμός ελέγχεται από τη δράση των ορμονών και των ενζύμων που απαιτούνται για να προχωρήσει κάθε βήμα του μεταβολισμού.

Εάν υπάρχει πάρα πολύ ή πολύ λίγη συγκεκριμένη ουσία, ένα ένζυμο θα επιταχύνει ή θα επιβραδύνει τα αντίστοιχα μεταβολικά στάδια έως ότου αποκατασταθεί η ομοιόσταση.

Γλυκόζη είναι η κύρια είσοδος για την κυτταρική αναπνοή και τα υποπροϊόντά της χρησιμοποιούνται στον κύκλο Krebs. Το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα πρέπει να ελέγχεται εντός στενού εύρους. Εάν δεν υπάρχει αρκετή γλυκόζη που φτάνει στα κύτταρα, δεν θα μπορούν πλέον να χρησιμοποιούν την κυτταρική αναπνοή και τον κύκλο Krebs ως πηγή ενέργειας. Αντ 'αυτού, μπορεί να αρχίσουν να διαλύουν λίπη ή ακόμη και μυϊκό ιστό.

Η υπερβολική ποσότητα γλυκόζης στο αίμα μπορεί επίσης να είναι επιβλαβής. Πρώτον, το σώμα προσπαθεί να απαλλαγεί από την επιπλέον γλυκόζη αφαιρώντας το από το αίμα στους νεφρούς και εξαλείφοντας το μέσω των ούρων. Η υπερβολική ούρηση αφυδατώνει το σώμα και αυξάνει τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα. Εάν το επίπεδο γλυκόζης γίνει πολύ υψηλό, το άτομο μπορεί να πέσει σε κώμα.

Η ρύθμιση της γλυκόζης ελέγχεται από το πάγκρεας.

Εάν το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα είναι πολύ υψηλό, το πάγκρεας απελευθερώνει ινσουλίνη στην κυκλοφορία του αίματος. Η ινσουλίνη προάγει τη χρήση γλυκόζης στα κύτταρα και βοηθά στην κυτταρική αναπνοή. Το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα μειώνεται. Εάν το επίπεδο γλυκόζης είναι πολύ χαμηλό, το πάγκρεας σηματοδοτεί το ήπαρ να απελευθερώσει περισσότερη γλυκόζη. Το ήπαρ είναι σε θέση να αποθηκεύει υπερβολική γλυκόζη και να απελευθερώνει για να διατηρήσει την ομοιόσταση της γλυκόζης.

Η κύρια λειτουργία του κύκλου Krebs είναι η μετατροπή ενζύμων που χρησιμοποιεί η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για την παραγωγή ενέργειας. Ο κύκλος είναι αυτόνομος στο ότι επαναχρησιμοποιεί τα συστατικά του χημικά σε μια συνεχώς επαναλαμβανόμενη ακολουθία. Τα ένζυμα NAD και FAD μετατρέπονται σε μόρια υψηλής ενέργειας NADH και FADH₂ που μπορεί να τροφοδοτήσει την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Ο κύκλος Krebs αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

1. Τα πυροσταφυλικά μόρια που δημιουργούνται με το διαχωρισμό της γλυκόζης κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης εισέρχονται στα μιτοχόνδρια των κυττάρων όπου ένα ένζυμο τα μεταβολίζει σε Ακετυλο CoA για να ξεκινήσετε τον κύκλο Krebs.
2. Η ομάδα ακετυλίου συνδυάζεται με οξαλοξικό άλας τεσσάρων άνθρακα για να σχηματίσει α κιτρικό άλας.
3. Το κιτρικό χάνει δύο μόρια άνθρακα για να σχηματίσει δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακα, χρησιμοποιώντας την ενέργεια από τους σπασμένους δεσμούς για να παράγει δύο ΝΑΝΤ μόρια.
4. Ένα μόριο οξαλοξικού αναγεννάται, παράγοντας ένα FADH₂ μόριο και ένα περαιτέρω μόριο NADH.
5. ο οξαλοξικός Το μόριο είναι διαθέσιμο για έναν άλλο κύκλο στην αρχή μιας νέας ακολουθίας αντιδράσεων.
6. Το NADH και το FADH₂ μόρια μεταναστεύουν στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων όπου τροφοδοτούν το αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Μέσω του ρόλου του στο κυτταρική αναπνοή, ο κύκλος Krebs επηρεάζει την ομοιόσταση της γλυκόζης. Μέσω της ρύθμισης του μεταβολισμού της γλυκόζης, μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη συνολική ομοιόσταση στο σώμα.

Τα ένζυμα που παράγονται κατά την κυτταρική αναπνοή βοηθούν στη διατήρηση των κυττάρων στην ομοιόσταση.

Μόρια όπως το NAD και το FAD απαιτούνται για τον κύκλο Krebs και την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Πρόσθετα ένζυμα επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τον κύκλο Krebs ανάλογα με την κυτταρική σηματοδότηση. Τα κύτταρα στέλνουν σήματα για να δείξουν μια ανισορροπία και ζητούν τον κύκλο Krebs να συμβάλει στη διατήρηση της ομοιόστασης για τις ουσίες και τις μεταβλητές που μπορεί να επηρεάσει.

Δεδομένου ότι ο κύκλος Krebs αποτελεί μέρος του μεταβολική αλυσίδα που χρησιμοποιεί γλυκόζη και οξυγόνο ενώ παράγει διοξείδιο του άνθρακα και νερό, ο κύκλος μπορεί να επηρεάσει τα επίπεδα αυτών των τεσσάρων ουσιών και να προκαλέσει προσαρμογές σε άλλες μεταβολικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, εάν απαιτείται υψηλός ρυθμός μεταβολισμού επειδή το σώμα ασκεί έντονη δραστηριότητα, τα επίπεδα οξυγόνου στα κύτταρα μπορεί να μειωθούν. Ένας αργός κύκλος Krebs αναγκάζει το σώμα να αναπνέει πιο γρήγορα και η καρδιά να αντλεί γρηγορότερα, παρέχοντας το απαιτούμενο οξυγόνο στα κύτταρα.

Ο ίδιος τύπος μηχανισμού μπορεί να επηρεάσει παράγοντες όπως πείνα, δίψα ή απόπειρες αύξησης ή μείωσης της θερμοκρασίας του σώματος. Η πείνα και η δίψα θα κάνουν το άτομο να ψάξει για φαγητό και νερό. Κάποιος που αισθάνεται πολύ ζεστό θα ιδρώσει, θα ψάξει για σκιά και θα αφαιρέσει ρούχα. Κάποιος που νιώθει κρύο θα τρέμει, θα ψάξει για ένα ζεστό σημείο και θα προσθέσει ρούχα.

Μέσω του μοναδικού ρόλου του στον μεταβολισμό των κυττάρων, το Ο κύκλος Krebs βοηθά στη διατήρηση της ομοιόστασης στο σώμα και επηρεάζει τη συμπεριφορά επίσης.