Siklus Krebs dan Homeostasis

Siklus Krebs, dinamai ahli biokimia Jerman-Inggris Hans Adolf Krebs, adalah bagian penting dari metabolisme sel.

Untuk tumbuh dan menjalankan fungsinya di dalam tubuh, sel harus memetabolisme glukosa untuk menghasilkan energi. Mereka kemudian dapat menggunakan energi ini untuk mensintesis molekul organik yang dibutuhkan tubuh dan untuk fungsi spesifik seperti gerakan dalam sel otot atau pencernaan di lambung. Pada tahun 1937, Krebs menemukan reaksi siklus Krebs, juga dikenal sebagai siklus asam sitrat, yang membentuk bagian utama dari proses metabolisme ini.

Dalam proses pemecahan dan metabolisme molekul glukosa, sel harus memastikan bahwa banyak variabel tubuh seperti suhu, detak jantung dan pernapasan dipertahankan pada tingkat yang stabil. Homeostatis menggambarkan proses dimana sel mengatur efek hormon, enzim dan metabolisme untuk menjaga tubuh bekerja dengan baik, dalam batas aman.

Bagian dari metabolisme glukosa, regulasi siklus Krebs membantu sel dengan homeostasis mereka.

Organisme tingkat lanjut mengambil nutrisi dan memetabolismenya sehingga mereka dapat melakukan aktivitas normalnya. Sumber utama energi metabolik adalah pemecahan glukosa menjadi karbon dioksida dan air dengan adanya oksigen.

Untuk mempertahankan homeostasis, kadar glukosa, oksigen, dan produk metabolisme semuanya harus diatur dengan ketat. Setiap langkah dari proses metabolisme, termasuk Siklus Krebs langkah, membantu mengatur zat organik yang dikendalikannya.

Langkah-langkah metabolisme utama meliputi:

• Pencernaan

1. Makanan dimasukkan ke dalam rongga mulut. Pemecahan karbohidrat dimulai dengan air liur.
2. Makanan yang tertelan masuk ke lambung. Jus lambung lebih lanjut mencerna makanan.
3. Karbohidrat kompleks dipecah menjadi glukosa dan produk sampingan lainnya di usus. Glukosa diserap oleh dinding usus dan memasuki aliran darah.

• Respirasi Seluler

1. Darah dengan oksigen dari paru-paru dan glukosa dari usus dipompa keluar ke kapiler di mana oksigen dan glukosa berdifusi ke dalam sel individu.
2. Di dalam setiap sel, terjadi reaksi kimia yang disebut glikolisis memecah molekul glukosa dan menghasilkan enzim dan molekul pembawa energi yang disebut ATP (adenosin trifosfat).
3. Itu Langkah-langkah siklus Krebs menggunakan beberapa enzim yang dihasilkan oleh glikolisis untuk menghasilkan enzim tambahan, lebih banyak ATP dan karbon dioksida.
4. Enzim yang dihasilkan oleh glikolisis dan siklus Krebs memasuki rantai transpor elektron dan menghasilkan sejumlah besar molekul ATP. Produk reaksi hidrogen akhir bergabung dengan oksigen untuk membentuk air.

• Eliminasi

1. Karbon dioksida dan air berdifusi keluar dari sel ke dalam aliran darah dan diteruskan kembali ke jantung melalui pembuluh darah.
2. Darah dipompa melalui paru-paru untuk menghilangkan karbon dioksida dan melalui ginjal untuk menghilangkan kelebihan air.

Untuk setiap langkah, tubuh, organ dan selnya harus menjaga variabel tubuh seperti suhu, kadar glukosa, dan tekanan darah stabil pada tingkat normal. Regulasi homeostatis ini dikendalikan oleh aksi hormon dan enzim yang diperlukan untuk setiap langkah metabolisme untuk melanjutkan.

Jika ada terlalu banyak atau terlalu sedikit zat tertentu, enzim akan mempercepat atau memperlambat langkah metabolisme yang sesuai sampai homeostasis terbentuk kembali.

Glukosa adalah input utama untuk respirasi sel dan produk sampingannya digunakan dalam siklus Krebs. Tingkat glukosa dalam darah harus dikontrol dalam kisaran yang ketat. Jika tidak ada cukup glukosa yang mencapai sel, mereka tidak akan lagi dapat menggunakan respirasi seluler dan siklus Krebs sebagai sumber energi. Sebaliknya, mereka mungkin mulai memecah lemak atau bahkan jaringan otot.

Memiliki terlalu banyak glukosa dalam darah bisa berbahaya juga. Pertama, tubuh mencoba membuang kelebihan glukosa dengan mengeluarkannya dari darah di ginjal dan membuangnya melalui urin. Buang air kecil yang berlebihan membuat tubuh dehidrasi dan meningkatkan konsentrasi glukosa dalam darah. Jika kadar glukosa menjadi terlalu tinggi, individu dapat mengalami koma.

Regulasi glukosa dikendalikan oleh pankreas.

Jika kadar glukosa dalam darah terlalu tinggi, pankreas melepaskan insulin ke dalam aliran darah. Insulin meningkatkan penggunaan glukosa dalam sel dan membantu respirasi sel. Kadar glukosa dalam darah kemudian menurun. Jika kadar glukosa terlalu rendah, pankreas memberi sinyal ke hati untuk melepaskan lebih banyak glukosa. Hati mampu menyimpan kelebihan glukosa dan melepaskannya untuk membantu menjaga homeostasis glukosa.

Fungsi utama dari siklus Krebs adalah untuk mengubah enzim yang digunakan rantai transpor elektron untuk menghasilkan energi. Siklus ini mandiri karena menggunakan kembali bahan kimia penyusunnya dalam urutan yang terus berulang. Enzim NAD dan FAD diubah menjadi molekul berenergi tinggi NADH dan FADH₂ yang dapat menggerakkan rantai transpor elektron.

Siklus Krebs terdiri dari langkah-langkah berikut:

1. Molekul piruvat yang dibuat oleh pemecahan glukosa selama glikolisis memasuki mitokondria sel di mana enzim memetabolisme mereka menjadi Asetil KoA untuk memulai siklus Krebs.
2. Gugus asetil bergabung dengan oksaloasetat empat karbon untuk membentuk a garam sitrat.
3. Sitrat kehilangan dua molekul karbon untuk membentuk dua molekul karbon dioksida, menggunakan energi dari ikatan yang terputus untuk menghasilkan dua molekul karbon dioksida NADH molekul.
4. Sebuah molekul oksaloasetat diregenerasi, menghasilkan FADH₂ molekul dan molekul NADH selanjutnya.
5. Itu oksaloasetat molekul tersedia untuk siklus lain pada awal urutan baru reaksi.
6. NADH dan FADH₂ molekul bermigrasi ke membran dalam mitokondria di mana mereka menggerakkan rantai transpor elektron.

Melalui perannya dalam respirasi seluler, siklus Krebs mempengaruhi homeostasis glukosa. Melalui regulasi metabolisme glukosa, dapat memainkan peran penting dalam keseluruhan homeostasis dalam tubuh.

Enzim yang dihasilkan selama respirasi sel membantu menjaga sel dalam homeostasis.

Molekul seperti NAD dan FAD diperlukan untuk siklus Krebs dan rantai transpor elektron untuk melanjutkan. Enzim tambahan mempercepat atau memperlambat siklus Krebs tergantung pada sinyal sel. Sel mengirim sinyal untuk menunjukkan ketidakseimbangan dan meminta siklus Krebs untuk membantu mempertahankan homeostasis untuk zat dan variabel yang dapat dipengaruhinya.

Karena siklus Krebs merupakan bagian dari rantai metabolisme yang menggunakan glukosa dan oksigen sambil menghasilkan karbon dioksida dan air, siklus tersebut dapat mempengaruhi kadar keempat zat ini dan memicu penyesuaian fungsi metabolisme lainnya. Misalnya, jika tingkat metabolisme yang tinggi diperlukan karena tubuh melakukan aktivitas berat, kadar oksigen dalam sel dapat turun. Siklus Krebs yang melambat memaksa tubuh untuk bernapas lebih cepat dan jantung untuk memompa lebih cepat, memberikan oksigen yang dibutuhkan ke sel.

Jenis mekanisme yang sama dapat memengaruhi pemicu seperti rasa lapar, haus, atau upaya untuk menaikkan atau menurunkan suhu tubuh. Rasa lapar dan haus akan menyebabkan seseorang mencari makanan dan air. Seseorang yang merasa kepanasan akan berkeringat, mencari keteduhan dan melepas pakaian. Seseorang yang merasa kedinginan akan menggigil, mencari tempat yang hangat dan menambahkan lapisan pakaian.

Melalui perannya yang unik dalam metabolisme sel, Siklus Krebs membantu menjaga homeostasis dalam tubuh dan mempengaruhi perilaku juga.