A Krebsi ciklus és a homeosztázis

A német-brit biokémikusról, Hans Adolf Krebsről elnevezett Krebs-ciklus kulcsfontosságú része a sejtanyagcserének.

A sejtek növekedéséhez és funkcióinak a testben való ellátásához energiatermelés céljából metabolizálniuk kell a glükózt. Ezután felhasználhatják ezt az energiát a test számára szükséges szerves molekulák szintetizálására, valamint olyan speciális funkciókhoz, mint a mozgás izomsejtek vagy emésztés a gyomorban. 1937-ben Krebs felfedezte a Krebs-ciklus reakciót, más néven citromsav-ciklust, amely ennek az anyagcsere-folyamatnak a fő részét képezi.

A glükózmolekulák felosztása és metabolizálása során a sejteknek meg kell bizonyosodniuk arról, hogy a test számos változója, például a hőmérséklet, a szívverés és a légzés stabil szinten marad. Homeosztázis leírja azt a folyamatot, amelynek során a sejtek szabályozzák a hormonok, enzimek és anyagcsere hatását, hogy a test megfelelően működjön, biztonságos keretek között.

Részeként glükóz anyagcsere, a Krebs-ciklus szabályozása segíti a sejteket homeosztázisukban.

A fejlett szervezetek befogadják a tápanyagokat és metabolizálják őket, hogy folytathassák normális tevékenységüket. A metabolikus energia fő forrása a glükóz oxigén jelenlétében széndioxiddá és vízzé bomlása.

A homeosztázis fenntartása érdekében a glükóz, az oxigén és az anyagcsere-termékek szintjét szorosan szabályozni kell. Az anyagcsere folyamat minden lépése, beleértve a Krebs ciklus lépéseket, segít szabályozni az általa ellenőrzött szerves anyagokat.

A fő anyagcsere-lépések a következők:

• Emésztés

1. Az ételt a szájüregbe vezetik. A szénhidrátok lebontása a nyállal kezdődik.
2. A lenyelt étel bejut a gyomorba. A gyomornedv tovább emészti az ételt.
3. A komplex szénhidrátokat glükózra bontják és más melléktermékek a belekben. A glükózt felszívja a belek fala és bejut a véráramba.

• Sejtlégzés

1. A tüdő oxigénnel és a belekből származó glükózzal ellátott vért a kapillárisokba pumpálják, ahol az oxigén és a glükóz az egyes sejtekbe diffundál.
2. Minden sejt belsejében kémiai reakciót nevezünk glikolízis hasítja a glükózmolekulákat, és enzimeket és energiát hordozó molekulákat állít elő ATP (adenozin-trifoszfát).
3. A Krebs ciklus lépései a glikolízissel előállított enzimek egy részét további enzimek, több ATP és szén-dioxid előállításához használja fel.
4. A glikolízissel előállított enzimek és a Krebs-ciklus belépnek a elektronszállító lánc és nagyszámú ATP-molekulát állít elő. A végső hidrogénreakciós termékek oxigénnel kombinálva vizet alkotnak.

• Megszüntetés

1. A szén-dioxid és a víz a sejtekből diffundál a véráramba, és a vénákon keresztül visszakerül a szívbe.
2. A vért a tüdőbe pumpálják megszünteti a szén-dioxidot és a vesén keresztül megszüntesse a felesleges vizet.

Minden lépésnél a testnek, szerveinek és sejtjeinek a testváltozókat, például a hőmérsékletet, a glükózszintet és a vérnyomást, normál szinten kell tartaniuk. Ezt a homeosztatikus szabályozást olyan hormonok és enzimek befolyásolják, amelyek szükségesek az anyagcsere minden lépéséhez.

Ha egy adott anyagból túl sok vagy túl kevés van, egy enzim felgyorsítja vagy lelassítja a megfelelő anyagcsere-lépéseket, amíg a homeosztázis ismét létre nem jön.

Szőlőcukor a sejtlégzés fő inputja, és melléktermékeit a Krebs-ciklusban használják. A vér glükózszintjét szűk tartományban kell ellenőrizni. Ha nincs elegendő glükóz a sejtekhez, akkor már nem tudják használni a sejtek légzését és a Krebs-ciklust energiaforrásként. Ehelyett elkezdhetik lebontani a zsírokat vagy akár az izomszöveteket.

A túl sok glükózszint a vérben szintén káros lehet. Először is, a test megpróbál megszabadulni a felesleges glükóztól azáltal, hogy eltávolítja azt a vesében lévő vérből, és a vizelettel eltávolítja. A túlzott vizelés kiszárítja a testet és növeli a vér glükózkoncentrációját. Ha a glükózszint túl magasra kerül, az egyén kómába eshet.

A glükózszabályozást a hasnyálmirigy szabályozza.

Ha a vér glükózszintje túl magas, a hasnyálmirigy inzulint bocsát ki a véráramba. Az inzulin elősegíti a glükóz felhasználását a sejtekben és segíti a sejtek légzését. Ezután a vér glükózszintje csökken. Ha a glükózszint túl alacsony, a hasnyálmirigy jelzi a májat, hogy több glükózt szabadítson fel. A máj képes tárolni a felesleges glükózt, és felszabadítja a glükóz homeosztázisának fenntartása érdekében.

A Krebs-ciklus fő feladata az enzimek átalakítása, amelyeket az elektrontranszport-lánc felhasznál az energia előállításához. A ciklus önálló, mivel állandóan ismétlődő sorrendben használja fel újra az alkotó vegyi anyagokat. A NAD és FAD enzimeket nagy energiájú NADH és FADH molekulákká változtatják₂ amelyek képesek működtetni az elektron szállító láncot.

A Krebs-ciklus a következő lépésekből áll:

1. A glikolízis során a glükóz hasításával létrejött piruvátmolekulák belépnek a sejt mitokondriumába, ahol egy enzim metabolizálja őket Acetil CoA hogy elinduljon a Krebs-ciklus.
2. Az acetilcsoport négy szénatomos oxaloacetáttal egyesülve a citrát.
3. A citrát két szénmolekulát elveszítve két szén-dioxid-molekulát képez, a megszakadt kötések energiáját felhasználva kettő keletkezik NADH molekulák.
4. Egy oxaloacetát-molekulát regenerálunk, így egy FADH₂ és egy további NADH molekula.
5. A oxalacetát egy új ciklus kezdetekor egy másik ciklus számára elérhető molekula.
6. A NADH és a FADH₂ a molekulák a mitokondrium belső membránjába vándorolnak, ahol a elektronszállító lánc.

Ban betöltött szerepe révén sejtlégzés, a Krebs-ciklus befolyásolja a glükóz homeosztázist. A glükóz anyagcseréjének szabályozása révén fontos szerepet játszhat a test általános homeosztázisában.

A sejtlégzés során termelődő enzimek segítenek a sejtek homeosztázisban tartásában.

Az olyan molekulákra, mint a NAD és a FAD, szükség van a Krebs-ciklus és az elektrontranszportlánc folytatásához. További enzimek felgyorsítják vagy lelassítják a Krebs-ciklust, a sejtek szignalizációjától függően. A sejtek jeleket küldenek, amelyek jelzik az egyensúlyhiányt, és kérik a Krebs-ciklust, hogy segítsen fenntartani a homeosztázist az általa befolyásolható anyagokra és változókra.

Mivel a Krebs-ciklus a anyagcsere lánc amely glükózt és oxigént használ, miközben szén-dioxidot és vizet termel, a ciklus befolyásolhatja e négy anyag szintjét, és más metabolikus funkciókban kiigazításokat indíthat el. Például, ha nagy az anyagcsere sebessége, mivel a test megerőltető tevékenységet folytat, a sejtek oxigénszintje lecsökkenhet. A lassuló Krebs-ciklus arra kényszeríti a testet, hogy gyorsabban lélegezzen, a szív pedig gyorsabban pumpáljon, és a szükséges oxigént juttassa a sejtekhez.

Ugyanaz a típusú mechanizmus befolyásolhatja az olyan kiváltó tényezőket, mint az éhség, szomjúság vagy a testhőmérséklet emelésére vagy csökkentésére tett kísérletek. Az éhség és szomjúság miatt az egyén táplálékot és vizet keres. Aki túl melegnek érzi magát, izzad, árnyékot keres és eltávolítja a ruhadarabokat. Aki hidegnek érzi magát, megborzong, meleg helyet keres és ruházati rétegeket ad hozzá.

A sejtanyagcserében egyedülálló szerepe révén a A Krebs-ciklus segít fenntartani a homeosztázist a testben és befolyásolja a viselkedést is.