クレブス回路と恒常性

ドイツとイギリスの生化学者ハンス・アドルフ・クレブスにちなんで名付けられたクレブス回路は、細胞代謝の重要な部分です。

細胞は成長し、体内でその機能を実行するために、ブドウ糖を代謝してエネルギーを生成する必要があります。 次に、このエネルギーを使用して、体が必要とする有機分子を合成したり、運動などの特定の機能を実行したりできます。 筋細胞 または胃の消化。 1937年、クレブスは、この代謝プロセスの主要部分を形成する、クエン酸回路としても知られるクレブス回路反応を発見しました。

ブドウ糖分子を分裂させて代謝する過程で、細胞は、体温、心拍数、呼吸などの多くの体の変数が安定したレベルに維持されていることを確認する必要があります。 恒常性 細胞がホルモン、酵素、代謝の効果を調節して、安全な範囲内で体を適切に機能させるプロセスを説明します。

の一環として グルコース代謝、クレブス回路の調節は、細胞の恒常性を助けます。

高度な生物は栄養素を取り込み、代謝して通常の活動を続けることができます。 代謝エネルギーの主な源は、酸素の存在下でグルコースが二酸化炭素と水に分解されることです。

恒常性を維持するには、ブドウ糖、酸素、代謝産物のレベルをすべて厳しく規制する必要があります。 を含む代謝プロセスの各ステップ クレブス回路 ステップは、それが制御する有機物質を調整するのに役立ちます。

主な代謝ステップは次のとおりです。

• 消化

1. 食物は口腔に導入されます。 炭水化物の分解は唾液から始まります。
2. 飲み込んだ食べ物が胃に入ります。 胃液はさらに食物を消化します。
3. 複雑な炭水化物はブドウ糖に分解されます および腸内の他の副産物。 ブドウ糖は腸の壁に吸収され、血流に入ります。

• 細胞呼吸

1. 肺からの酸素と腸からのブドウ糖を含む血液が毛細血管に送り出され、そこで酸素とブドウ糖が個々の細胞に拡散します。
2. 各セル内では、 解糖 ブドウ糖分子を分割し、酵素とエネルギーを運ぶ分子を生成します ATP（アデノシン三リン酸）.
3. ザ・ クレブス回路のステップ 解糖によって生成された酵素のいくつかを使用して、追加の酵素、より多くのATPおよび二酸化炭素を生成します。
4. 解糖とクレブス回路によって生成された酵素は、 電子伝達系 多数のATP分子を生成します。 最終的な水素反応生成物は酸素と結合して水を形成します。

• 排除

1. 二酸化炭素と水は細胞から血流に拡散し、静脈を通って心臓に戻されます。
2. 血液は肺から送り出されて 二酸化炭素を排除する そして腎臓を通して 余剰水を排除する.

各ステップで、体、その臓器、およびその細胞は、体温、血糖値、血圧などの体の変数を通常のレベルで一定に保つ必要があります。 この恒常性調節は、代謝の各段階が進行するのに必要なホルモンと酵素の作用によって制御されます。

特定の物質が多すぎたり少なすぎたりすると、ホメオスタシスが再び確立されるまで、酵素は対応する代謝ステップを加速または減速します。

グルコース は細胞呼吸の主要な入力であり、その副産物はクレブス回路で使用されます。 血中のブドウ糖のレベルは、狭い範囲内で制御する必要があります。 細胞に到達する十分なブドウ糖がない場合、それらはもはや細胞呼吸とクレブス回路をエネルギー源として使用することができなくなります。 代わりに、彼らは脂肪や筋肉組織さえも分解し始めるかもしれません。

血中のブドウ糖が多すぎると、同様に有害になる可能性があります。 まず、体は腎臓の血液から余分なブドウ糖を取り除き、尿を通してそれを排除することによって余分なブドウ糖を取り除こうとします。 過度の排尿は体を脱水し、血中のブドウ糖の濃度を高めます。 血糖値が高くなりすぎると、昏睡状態に陥る可能性があります。

ブドウ糖の調節は膵臓によって制御されます。

血中のブドウ糖のレベルが高すぎる場合、膵臓はインスリンを血流に放出します。 インスリンは細胞内のブドウ糖の使用を促進し、細胞呼吸を助けます。 その後、血糖値が低下します。 ブドウ糖レベルが低すぎる場合、膵臓は肝臓に信号を送り、より多くのブドウ糖を放出します。 肝臓は過剰なブドウ糖を貯蔵し、それを放出してブドウ糖の恒常性を維持するのに役立ちます。

クレブス回路の主な機能は、電子伝達系がエネルギーを生成するために使用する酵素を変換することです。 このサイクルは、構成化学物質を絶えず繰り返される順序で再利用するという点で自己完結型です。 酵素NADとFADは高エネルギー分子NADHとFADHに変更されます₂ それは電子伝達系に電力を供給することができます。

クレブス回路は次のステップで構成されています。

1. 解糖中にブドウ糖を分解することによって作成されたピルビン酸分子は、酵素がそれらを代謝する細胞ミトコンドリアに入ります アセチルCoA クレブス回路を開始します。
2. アセチル基は4炭素のオキサロ酢酸と結合して クエン酸塩.
3. クエン酸塩は2つの炭素分子を失って2つの二酸化炭素分子を形成し、壊れた結合からのエネルギーを使用して2つを生成します NADH 分子。
4. オキサロ酢酸分子が再生され、 FADH₂ 分子およびさらなるNADH分子。
5. ザ・ オキサロ酢酸 分子は、新しい一連の反応の開始時に別のサイクルで使用できます。
6. NADHとFADH₂ 分子はミトコンドリアの内膜に移動し、そこで電力を供給します 電子伝達系.

におけるその役割を通じて 細胞呼吸、クレブス回路は血糖恒常性に影響を与えます。 グルコース代謝の調節を通じて、それは体内の全体的な恒常性に重要な役割を果たすことができます。

細胞呼吸中に生成される酵素は、細胞を恒常性に保つのに役立ちます。

クレブス回路と電子伝達系が進行するには、NADやFADなどの分子が必要です。 追加の酵素は、細胞のシグナル伝達に応じてクレブス回路を加速または減速します。 細胞は、不均衡を示す信号を送信し、影響を与える可能性のある物質と変数の恒常性を維持するためにクレブス回路を要求します。

クレブス回路は 代謝連鎖 二酸化炭素と水を生成しながらブドウ糖と酸素を使用するこのサイクルは、これら4つの物質のレベルに影響を与え、他の代謝機能の調整を引き起こす可能性があります。 たとえば、体が激しい活動をしているために高い代謝率が必要な場合、細胞内の酸素レベルが低下する可能性があります。 クレブス回路が遅くなると、体の呼吸が速くなり、心臓のポンプが速くなり、必要な酸素が細胞に供給されます。

同じタイプのメカニズムが、空腹、喉の渇き、体温の上昇または下降の試みなどのトリガーに影響を与える可能性があります。 空腹と喉の渇きは、個人に食べ物と水を探すようにさせます。 暑すぎると感じる人は、汗をかき、日陰を探し、衣服を脱ぎます。 寒さを感じる人は震え、暖かい場所を探し、衣類の層を追加します。

細胞代謝におけるその独特の役割を通して、 クレブス回路は恒常性を維持するのに役立ちます 体内にあり、行動にも影響を与えます。