Цикл Кребса и гомеостаз

Цикл Кребса, названный в честь немецко-британского биохимика Ганса Адольфа Кребса, является ключевой частью клеточного метаболизма.

Чтобы расти и выполнять свои функции в организме, клетки должны метаболизировать глюкозу для производства энергии. Затем они могут использовать эту энергию для синтеза органических молекул, в которых нуждается организм, и для определенных функций, таких как движение в теле. мышечные клетки или пищеварение в желудке. В 1937 году Кребс открыл реакцию цикла Кребса, также известную как цикл лимонной кислоты, которая составляет основную часть этого метаболического процесса.

В процессе расщепления и метаболизма молекул глюкозы клетки должны следить за тем, чтобы многие переменные тела, такие как температура, сердцебиение и дыхание, поддерживались на стабильном уровне. Гомеостаз описывает процесс, с помощью которого клетки регулируют действие гормонов, ферментов и метаболизм, чтобы поддерживать нормальную работу организма в безопасных пределах.

Как часть метаболизм глюкозы, регуляция цикла Кребса помогает клеткам в их гомеостазе.

Развитые организмы поглощают питательные вещества и усваивают их, чтобы продолжить свою обычную деятельность. Основным источником метаболической энергии является расщепление глюкозы на углекислый газ и воду в присутствии кислорода.

Для поддержания гомеостаза уровни глюкозы, кислорода и продуктов метаболизма должны строго регулироваться. Каждый этап метаболического процесса, включая Цикл Кребса шаги, помогает регулировать органические вещества, которые он контролирует.

Основные этапы метаболизма включают следующее:

• Пищеварение

1. Пища вводится в полость рта. Расщепление углеводов начинается со слюны.
2. Проглоченная пища попадает в желудок. Желудочный сок дополнительно переваривает пищу.
3. Сложные углеводы расщепляются на глюкозу. и другие побочные продукты в кишечнике. Глюкоза всасывается стенками кишечника и попадает в кровоток.

• Клеточное дыхание

1. Кровь с кислородом из легких и глюкозой из кишечника перекачивается в капилляры, где кислород и глюкоза диффундируют в отдельные клетки.
2. Внутри каждой клетки происходит химическая реакция, называемая гликолиз расщепляет молекулы глюкозы и производит ферменты и молекулы, несущие энергию, называемые АТФ (аденозинтрифосфат).
3. В Шаги цикла Кребса использовать некоторые из ферментов, образующихся при гликолизе, для производства дополнительных ферментов, большего количества АТФ и углекислого газа.
4. Ферменты, продуцируемые гликолизом и циклом Кребса, входят в электронная транспортная цепь и производят большое количество молекул АТФ. Конечные продукты реакции водорода соединяются с кислородом с образованием воды.

• Устранение

1. Углекислый газ и вода диффундируют из клеток в кровоток и возвращаются к сердцу через вены.
2. Кровь перекачивается через легкие, чтобы устранить углекислый газ и через почки в устранять излишки воды.

На каждом этапе тело, его органы и клетки должны поддерживать такие переменные тела, как температура, уровень глюкозы и артериальное давление, на нормальном уровне. Это гомеостатическое регулирование контролируется действием гормонов и ферментов, необходимых для прохождения каждого этапа метаболизма.

Если определенного вещества слишком много или слишком мало, фермент будет ускорять или замедлять соответствующие метаболические этапы, пока снова не установится гомеостаз.

Глюкоза является основным источником клеточного дыхания, а его побочные продукты используются в цикле Кребса. Уровень глюкозы в крови необходимо контролировать в жестких пределах. Если в клетки поступает недостаточно глюкозы, они больше не смогут использовать клеточное дыхание и цикл Кребса в качестве источника энергии. Вместо этого они могут начать расщеплять жиры или даже мышечную ткань.

Наличие слишком большого количества глюкозы в крови также может быть вредным. Во-первых, организм пытается избавиться от лишней глюкозы, удаляя ее из крови в почках и выводя с мочой. Чрезмерное мочеиспускание обезвоживает организм и увеличивает концентрацию глюкозы в крови. Если уровень глюкозы становится слишком высоким, человек может впасть в кому.

Регулирование уровня глюкозы контролируется поджелудочной железой.

Если уровень глюкозы в крови слишком высок, поджелудочная железа выделяет инсулин в кровоток. Инсулин способствует использованию глюкозы в клетках и помогает клеточному дыханию. Затем уровень глюкозы в крови снижается. Если уровень глюкозы слишком низкий, поджелудочная железа сигнализирует печени о необходимости выделения большего количества глюкозы. Печень способна накапливать избыток глюкозы и высвобождать ее, чтобы поддерживать гомеостаз глюкозы.

Основная функция цикла Кребса - преобразование ферментов, которые цепь переноса электронов использует для производства энергии. Цикл самодостаточен, поскольку он повторно использует составляющие его химические вещества в постоянно повторяющейся последовательности. Ферменты НАД и ФАД превращаются в высокоэнергетические молекулы НАДН и ФАДН.₂ это может привести в действие цепь переноса электронов.

Цикл Кребса состоит из следующих этапов:

1. Молекулы пирувата, созданные расщеплением глюкозы во время гликолиза, попадают в митохондрии клетки, где фермент метаболизирует их в Ацетил КоА чтобы запустить цикл Кребса.
2. Ацетильная группа соединяется с четырехуглеродным оксалоацетатом с образованием цитрат.
3. Цитрат теряет две молекулы углерода, чтобы сформировать две молекулы диоксида углерода, используя энергию разорванных связей для образования двух молекул. НАДН молекулы.
4. Молекула оксалоацетата регенерируется, образуя FADH₂ молекула и еще одна молекула НАДН.
5. В оксалоацетат молекула доступна для другого цикла в начале новой последовательности реакций.
6. НАДХ и ФАДХ₂ молекулы мигрируют к внутренней мембране митохондрий, где они приводят в действие электронная транспортная цепь.

Благодаря своей роли в клеточное дыханиецикл Кребса влияет на гомеостаз глюкозы. Регулируя метаболизм глюкозы, он может играть важную роль в общем гомеостазе в организме.

Ферменты, которые вырабатываются во время клеточного дыхания, помогают поддерживать гомеостаз клеток.

Молекулы, такие как НАД и ФАД, необходимы для продолжения цикла Кребса и цепи переноса электронов. Дополнительные ферменты ускоряют или замедляют цикл Кребса в зависимости от передачи сигналов клетки. Клетки посылают сигналы, указывающие на дисбаланс, и запрашивают цикл Кребса, чтобы помочь поддерживать гомеостаз веществ и переменных, на которые он может влиять.

Поскольку цикл Кребса является частью метаболическая цепь который использует глюкозу и кислород при производстве углекислого газа и воды, цикл может влиять на уровни этих четырех веществ и запускать корректировки в других метаболических функциях. Например, если требуется высокая скорость метаболизма из-за того, что организм подвергается напряженной деятельности, уровень кислорода в клетках может снизиться. Замедление цикла Кребса заставляет тело дышать быстрее, а сердце работать быстрее, доставляя клеткам необходимый кислород.

Тот же тип механизма может влиять на триггеры, такие как голод, жажда или попытки повысить или понизить температуру тела. Голод и жажда заставят человека искать пищу и воду. Тот, кому слишком жарко, потеет, ищет тень и снимает одежду. Тот, кому холодно, будет дрожать, поищите теплое место и добавьте несколько слоев одежды.

Благодаря своей уникальной роли в метаболизме клеток, Цикл Кребса помогает поддерживать гомеостаз в организме и влияет на поведение.