Krebsov ciklus i homeostaza

Krebsov ciklus, nazvan po njemačko-britanskom biokemičaru Hansu Adolfu Krebsu, ključni je dio staničnog metabolizma.

Da bi rasle i izvršavale svoje funkcije u tijelu, stanice moraju metabolizirati glukozu da bi proizvele energiju. Tada tu energiju mogu koristiti za sintezu organskih molekula koje su tijelu potrebne i za određene funkcije poput kretanja mišićne stanice ili probava u želucu. Krebs je 1937. otkrio reakciju Krebsovog ciklusa, poznatu i kao ciklus limunske kiseline, koja čini glavni dio ovog metaboličkog procesa.

Tijekom cijepanja i metabolizma molekula glukoze, stanice moraju osigurati da se brojne tjelesne varijable kao što su temperatura, otkucaji srca i disanje održavaju na stabilnim razinama. Homeostaza opisuje postupak kojim stanice reguliraju učinke hormona, enzima i metabolizma kako bi održale tijelo ispravnim radom, u sigurnim granicama.

Kao dio metabolizam glukoze, regulacija Krebsovog ciklusa pomaže stanicama u njihovoj homeostazi.

Napredni organizmi uzimaju hranjive sastojke i metaboliziraju ih kako bi mogli nastaviti s normalnim aktivnostima. Glavni izvor metaboličke energije je razgradnja glukoze na ugljični dioksid i vodu u prisutnosti kisika.

Da bi se održala homeostaza, razine glukoze, kisika i metaboličkih proizvoda moraju se strogo regulirati. Svaki korak metaboličkog procesa, uključujući i Krebsov ciklus koraka, pomaže u regulaciji organskih tvari koje kontrolira.

Glavni metabolički koraci uključuju sljedeće:

• Digestija

1. Hrana se uvodi u usnu šupljinu. Razgradnja ugljikohidrata započinje slinom.
2. Progutana hrana ulazi u želudac. Želučani sokovi dodatno probavljaju hranu.
3. Složeni ugljikohidrati razgrađuju se u glukozu i ostali nusproizvodi u crijevima. Zidovi crijeva apsorbiraju glukozu i ulaze u krvotok.

• Stanično disanje

1. Krv s kisikom iz pluća i glukozom iz crijeva ispumpava se u kapilare gdje kisik i glukoza difundiraju u pojedine stanice.
2. Unutar svake stanice dolazi do kemijske reakcije tzv glikoliza cijepa molekule glukoze i proizvodi enzime i molekule koje prenose energiju tzv ATP (adenozin trifosfat).
3. The Krebsovi koraci ciklusa koristite neke enzime proizvedene glikolizom za proizvodnju dodatnih enzima, više ATP-a i ugljičnog dioksida.
4. Enzimi proizvedeni glikolizom i Krebsovim ciklusom ulaze u lanac za transport elektrona i stvaraju velik broj molekula ATP. Konačni produkti reakcije vodika kombiniraju se s kisikom i tvore vodu.

• Eliminacija

1. Ugljični dioksid i voda difundiraju iz stanica u krvotok te se venama prenose natrag u srce.
2. Krv se pumpa kroz pluća do eliminirati ugljični dioksid a kroz bubrege do eliminirati višak vode.

Za svaki korak, tijelo, njegovi organi i stanice moraju održavati tjelesne varijable kao što su temperatura, razina glukoze i krvni tlak stabilnim na normalnim razinama. Ova homeostatska regulacija kontrolira se djelovanjem hormona i enzima koji su potrebni za nastavak svakog koraka metabolizma.

Ako određene ili određene tvari ima previše ili premalo, enzim će ubrzati ili usporiti odgovarajuće metaboličke korake dok se homeostaza ponovno ne uspostavi.

Glukoza glavni je ulaz za stanično disanje i njegovi se nusprodukti koriste u Krebsovom ciklusu. Razina glukoze u krvi mora se kontrolirati u uskom rasponu. Ako do stanica ne dospije dovoljno glukoze, one više neće moći koristiti stanično disanje i Krebsov ciklus kao izvor energije. Umjesto toga, mogu početi razgrađivati ​​masnoće ili čak mišićno tkivo.

Previše glukoze u krvi također može biti štetno. Prvo, tijelo se pokušava riješiti suvišne glukoze uklanjanjem iz krvi u bubrezima i uklanjanjem putem urina. Prekomjerno mokrenje dehidrira tijelo i povećava koncentraciju glukoze u krvi. Ako razina glukoze postane previsoka, pojedinac može pasti u komu.

Regulaciju glukoze kontrolira gušterača.

Ako je razina glukoze u krvi previsoka, gušterača oslobađa inzulin u krvotok. Inzulin potiče upotrebu glukoze u stanicama i pomaže staničnom disanju. Razina glukoze u krvi tada se smanjuje. Ako je razina glukoze preniska, gušterača signalizira jetri da oslobađa više glukoze. Jetra je u stanju pohraniti višak glukoze i oslobađa ga kako bi pomogla održati homeostazu glukoze.

Glavna funkcija Krebsovog ciklusa je pretvaranje enzima koje lanac transporta elektrona koristi za proizvodnju energije. Ciklus je samostalan u tome što ponovno koristi sastavne kemikalije u neprestano ponavljajućem slijedu. Enzimi NAD i FAD mijenjaju se u visokoenergetske molekule NADH i FADH₂ koji mogu pokretati lanac prijenosa elektrona.

Krebsov ciklus sastoji se od sljedećih koraka:

1. Molekule piruvata stvorene cijepanjem glukoze tijekom glikolize ulaze u stanične mitohondrije gdje ih enzim metabolizira u Acetil CoA za pokretanje Krebsovog ciklusa.
2. Acetilna skupina kombinira se s četiri ugljikova oksaloacetata dajući a citrat.
3. Citrat gubi dvije molekule ugljika da bi stvorio dvije molekule ugljičnog dioksida, koristeći energiju iz prekida veze dajući dvije NADH molekule.
4. Molekula oksaloacetata se regenerira, stvarajući FADH₂ molekule i daljnje molekule NADH.
5. The oksaloacetat molekula je dostupna za drugi ciklus na početku novog slijeda reakcija.
6. NADH i FADH₂ molekule migriraju u unutarnju membranu mitohondrija gdje napajaju lanac za transport elektrona.

Kroz svoju ulogu u stanično disanje, Krebsov ciklus utječe na homeostazu glukoze. Kroz regulaciju metabolizma glukoze, ona može igrati važnu ulogu u ukupnoj homeostazi u tijelu.

Enzimi koji se stvaraju tijekom staničnog disanja pomažu održati stanice u homeostazi.

Molekule poput NAD i FAD potrebne su za Krebsov ciklus i lanac prijenosa elektrona. Dodatni enzimi ubrzavaju ili usporavaju Krebsov ciklus ovisno o signalima stanica. Stanice šalju signale koji ukazuju na neravnotežu i zahtijevaju Krebsov ciklus da pomogne u održavanju homeostaze za tvari i varijable na koje može utjecati.

Budući da je Krebsov ciklus dio metabolički lanac koji koristi glukozu i kisik dok proizvodi ugljični dioksid i vodu, ciklus može utjecati na razinu ove četiri tvari i pokrenuti prilagodbe u drugim metaboličkim funkcijama. Na primjer, ako je potrebna visoka brzina metabolizma jer tijelo poduzima naporne aktivnosti, razina kisika u stanicama može pasti. Usporavajući Krebsov ciklus tjera tijelo da brže diše, a srce brže pumpa, isporučujući potrebni kisik stanicama.

Ista vrsta mehanizma može utjecati na okidače poput gladi, žeđi ili pokušaja povišenja ili snižavanja tjelesne temperature. Zbog gladi i žeđi pojedinac će tražiti hranu i vodu. Netko tko se osjeća prevruće znojit će se, potražiti hlad i ukloniti odjevne predmete. Netko tko se osjeća hladno, drhtat će, potražiti toplo mjesto i dodati slojeve odjeće.

Zahvaljujući svojoj jedinstvenoj ulozi u metabolizmu stanica, Krebsov ciklus pomaže u održavanju homeostaze u tijelu i utječe i na ponašanje.