Krebsin sykli ja homeostaasi

Krebsin sykli, joka on nimetty saksalais-brittiläisen biokemistin Hans Adolf Krebsin mukaan, on keskeinen osa solujen aineenvaihduntaa.

Kasvaakseen ja suorittaakseen toimintansa kehossa solujen on metaboloitava glukoosi energian tuottamiseksi. Sitten he voivat käyttää tätä energiaa syntetisoimaan kehon tarvitsemat orgaaniset molekyylit ja tiettyihin toimintoihin, kuten liikkumiseen lihassolut tai ruoansulatusta mahassa. Vuonna 1937 Krebs löysi Krebsin syklireaktion, joka tunnetaan myös nimellä sitruunahapposykli, joka muodostaa suurimman osan tästä metabolisesta prosessista.

Glukoosimolekyylien jakautumisen ja metaboloitumisen aikana solujen on varmistettava, että monet kehon muuttujat, kuten lämpötila, sydämen syke ja hengitys, pysyvät vakaina. Homeostaasi kuvaa prosessia, jolla solut säätelevät hormonien, entsyymien ja aineenvaihdunnan vaikutuksia pitääkseen kehon kunnossa, turvallisissa rajoissa.

Osana glukoosin metabolia, Krebsin syklin säätely auttaa soluja niiden homeostaasissa.

Edistyneet organismit ottavat ravinteita ja metabolisoivat ne voidakseen jatkaa normaalia toimintaansa. Aineenvaihdunnan energian pääasiallinen lähde on glukoosin hajoaminen hiilidioksidiksi ja vedeksi hapen läsnä ollessa.

Homeostaasin ylläpitämiseksi glukoosin, hapen ja aineenvaihduntatuotteiden tasoja on säädettävä tiukasti. Jokainen aineenvaihduntaprosessin vaihe, mukaan lukien Krebs-sykli vaiheet, auttaa säätelemään orgaanisia aineita.

Tärkeimmät aineenvaihduntavaiheet sisältävät seuraavat:

• Ruoansulatus

1. Ruoka viedään suuonteloon. Hiilihydraattien hajoaminen alkaa syljestä.
2. Nielty ruoka tulee vatsaan. Mahamehut sulattavat ruokaa edelleen.
3. Monimutkaiset hiilihydraatit hajotetaan glukoosiksi ja muut suoliston sivutuotteet. Glukoosi imeytyy suolen seinämiin ja pääsee verenkiertoon.

• Soluhengitys

1. Veri, jossa on happea keuhkoista ja glukoosi suolistosta, pumpataan ulos kapillaareihin, joissa happi ja glukoosi diffundoituvat yksittäisiin soluihin.
2. Jokaisen solun sisällä kutsutaan kemiallinen reaktio glykolyysi jakaa glukoosimolekyylit ja tuottaa entsyymejä ja energiaa kuljettavia molekyylejä ATP (adenosiinitrifosfaatti).
3. Krebs-syklin vaiheet käyttää joitain glykolyysin tuottamia entsyymejä tuottamaan lisää entsyymejä, enemmän ATP: tä ja hiilidioksidia.
4. Glykolyysin ja Krebs-syklin tuottamat entsyymit pääsevät elektronien siirtoketju ja tuottaa suuren määrän ATP-molekyylejä. Lopulliset vetyreaktiotuotteet yhdistyvät hapen kanssa muodostaen vettä.

• Eliminaatio

1. Hiilidioksidi ja vesi diffundoituvat soluista verenkiertoon ja kulkeutuvat takaisin sydämeen laskimoiden kautta.
2. Veri pumpataan keuhkojen läpi eliminoida hiilidioksidi ja munuaisten kautta poistaa ylimääräinen vesi.

Kunkin vaiheen kehon, sen elinten ja solujen on pidettävä kehon muuttujat, kuten lämpötila, glukoositasot ja verenpaine vakaina normaalilla tasolla. Tätä homeostaattista säätelyä hallitaan hormonien ja entsyymien vaikutuksella, joita tarvitaan aineenvaihdunnan jokaisessa vaiheessa etenemiseen.

Jos tiettyä ainetta on liikaa tai liian vähän, entsyymi nopeuttaa tai hidastaa vastaavia aineenvaihduntavaiheita, kunnes homeostaasi on jälleen muodostunut.

Glukoosi on tärkein soluhengityksen sisääntulo ja sen sivutuotteita käytetään Krebs-syklissä. Veren glukoosipitoisuutta on kontrolloitava tiukalla alueella. Jos soluihin ei ole riittävästi glukoosia, ne eivät enää voi käyttää soluhengitystä ja Krebs-sykliä energialähteenä. Sen sijaan he voivat alkaa hajottaa rasvoja tai jopa lihaskudosta.

Liian paljon glukoosia veressä voi olla haitallista. Ensinnäkin keho yrittää päästä eroon ylimääräisestä glukoosista poistamalla se munuaisverestä ja poistamalla se virtsan kautta. Liiallinen virtsaaminen kuivaa kehon ja lisää glukoosipitoisuutta veressä. Jos glukoositaso nousee liian korkeaksi, henkilö voi pudota koomaan.

Glukoosin säätelyä kontrolloi haima.

Jos veren glukoosipitoisuus on liian korkea, haima vapauttaa insuliinia verenkiertoon. Insuliini edistää glukoosin käyttöä soluissa ja auttaa soluhengitystä. Sitten veren glukoosipitoisuus laskee. Jos glukoosipitoisuus on liian alhainen, haima ilmoittaa maksasta vapauttavan enemmän glukoosia. Maksa pystyy varastoimaan ylimääräisen glukoosin ja vapauttaa sen auttamaan ylläpitämään glukoosin homeostaasia.

Krebsin syklin päätehtävä on muuntaa entsyymejä, joita elektroninsiirtoketju käyttää energian tuottamiseen. Sykli on itsenäinen siinä mielessä, että se käyttää uudelleen kemikaalejaan jatkuvasti toistuvassa järjestyksessä. Entsyymit NAD ja FAD muutetaan korkean energian molekyyleiksi NADH ja FADH₂ joka voi toimia elektronien siirtoketjussa.

Krebs-sykli koostuu seuraavista vaiheista:

1. Pyruvaattimolekyylit, jotka syntyvät jakamalla glukoosi glykolyysin aikana, tulevat solun mitokondrioihin, joissa entsyymi metaboloi ne Asetyyli CoA aloittaa Krebs-sykli.
2. Asetyyliryhmä yhdistyy nelihiilisen oksaloasetaatin kanssa muodostaen a sitraatti.
3. Sitraatti menettää kaksi hiilimolekyyliä muodostaen kaksi hiilidioksidimolekyyliä, käyttämällä rikkoutuneiden sidosten energiaa tuottamaan kaksi NADH molekyylejä.
4. Oksaloasetaattimolekyyli regeneroidaan, jolloin muodostuu FADH₂ molekyyli ja toinen NADH-molekyyli.
5. oksaloasetaatti molekyyli on käytettävissä uudelle syklille uuden reaktiosarjan alkaessa.
6. NADH ja FADH₂ molekyylit kulkeutuvat mitokondrioiden sisäkalvoon, missä ne voimistavat elektronien siirtoketju.

Roolinsa kautta soluhengitys, Krebsin sykli vaikuttaa glukoosin homeostaasiin. Säätämällä glukoosimetaboliaa sillä voi olla tärkeä rooli kehon yleisessä homeostaasissa.

Soluhengityksen aikana syntyvät entsyymit auttavat pitämään solut homeostaasissa.

Molekyylejä, kuten NAD ja FAD, tarvitaan Krebs-syklin ja elektroninsiirtoketjun etenemiseen. Muut entsyymit nopeuttavat tai hidastavat Krebs-sykliä solusignaloinnista riippuen. Solut lähettävät signaaleja epätasapainon osoittamiseksi ja pyytävät Krebs-sykliä ylläpitämään homeostaasia aineille ja muuttujille, joihin se voi vaikuttaa.

Koska Krebsin sykli on osa metabolinen ketju joka käyttää glukoosia ja happea tuottaessaan hiilidioksidia ja vettä, sykli voi vaikuttaa näiden neljän aineen tasoihin ja laukaista säätelyjä muissa metabolisissa toiminnoissa. Esimerkiksi, jos tarvitaan nopeaa aineenvaihduntaa, koska keho harjoittaa raskasta toimintaa, hapen tasot soluissa voivat laskea. Hidastuva Krebs-sykli pakottaa kehon hengittämään nopeammin ja sydämen pumppaamaan nopeammin, mikä tuottaa tarvittavaa happea soluihin.

Samantyyppinen mekanismi voi vaikuttaa laukaisijoihin, kuten nälkä, jano tai yritykset nostaa tai laskea ruumiinlämpöä. Nälkä ja jano saavat ihmiset etsimään ruokaa ja vettä. Joku, joka tuntuu liian kuumalta, hikoilee, etsii varjoa ja poistaa vaatteet. Joku, joka tuntuu kylmältä, värisee, etsii lämpimän paikan ja lisää vaatekerrokset.

Ainutlaatuisen roolinsa kautta solujen aineenvaihdunnassa Krebs-sykli auttaa ylläpitämään homeostaasia kehossa ja vaikuttaa myös käyttäytymiseen.