Съдържание
- Как метаболизмът поддържа хомеостазата
- Примерът на глюкозна хомеостаза
- Стъпките на цикъла на Кребс
- Ензимите в клетъчната респирация
Цикълът на Кребс, кръстен на немско-британския биохимик Ханс Адолф Кребс, е ключова част от клетъчния метаболизъм.
За да растат и изпълняват функциите си в организма, клетките трябва да метаболизират глюкозата, за да произвеждат енергия. След това те могат да използват тази енергия за синтезиране на органичните молекули, от които тялото се нуждае, и за специфични функции като движение в мускулни клетки или храносмилане в стомаха. През 1937 г. Кребс открива реакцията на цикъла на Кребс, известна още като цикъл на лимонена киселина, която представлява основна част от този метаболитен процес.
В хода на разделянето и метаболизирането на глюкозните молекули клетките трябва да се уверят, че многото променливи на тялото като температура, сърдечен ритъм и дишане се поддържат на стабилни нива. Хомеостазата описва процеса, чрез който клетките регулират ефекта на хормоните, ензимите и метаболизма, за да поддържат тялото да работи правилно, в безопасни граници.
Като част от глюкозен метаболизъм, регулирането на цикъла на Кребс помага на клетките с тяхната хомеостаза.
Как метаболизмът поддържа хомеостазата
Разширените организми приемат хранителни вещества и ги метаболизират, за да могат да продължат нормалната си дейност. Основният източник на метаболитна енергия е разграждането на глюкозата до въглероден диоксид и вода в присъствието на кислород.
За да се поддържа хомеостазата, нивата на глюкоза, кислород и метаболитните продукти трябва да бъдат строго регулирани. Всяка стъпка от метаболитния процес, включително етапите на цикъла на Кребс, помага за регулиране на органичните вещества, които той контролира.
Основните метаболитни стъпки включват следното:
За всяка стъпка тялото, неговите органи и клетките му трябва да поддържат променливи на тялото, като температура, нива на глюкоза и кръвно налягане, стабилни при нормални нива. Тази хомеостатична регулация се контролира от действието на хормони и ензими, които са необходими за преминаване на всеки етап на метаболизма.
Ако има определено количество или твърде малко от определено вещество, ензим ще ускори или забави съответните метаболитни стъпки, докато хомеостазата се установи отново.
Примерът на глюкозна хомеостаза
Глюкозата е основният принос за клетъчното дишане и неговите странични продукти се използват в цикъла на Кребс. Нивото на глюкоза в кръвта трябва да се контролира в тесни граници. Ако няма достатъчно глюкоза, достигаща до клетките, те вече няма да могат да използват клетъчното дишане и цикъла на Кребс като източник на енергия. Вместо това те могат да започнат да разграждат мазнини или дори мускулна тъкан.
Наличието на твърде много глюкоза в кръвта също може да бъде вредно. Първо, тялото се опитва да се отърве от излишната глюкоза, като я отстранява от кръвта в бъбреците и я елиминира чрез урината. Прекомерното уриниране дехидратира организма и повишава концентрацията на глюкоза в кръвта. Ако нивото на глюкозата стане твърде високо, индивидът може да изпадне в кома.
Регулирането на глюкозата се контролира от панкреаса.
Ако нивото на глюкоза в кръвта е твърде високо, панкреасът освобождава инсулин в кръвния поток. Инсулинът насърчава използването на глюкоза в клетките и помага при клетъчното дишане. След това нивото на глюкозата в кръвта намалява. Ако нивото на глюкозата е твърде ниско, панкреасът сигнализира на черния дроб да отделя повече глюкоза. Черният дроб е в състояние да съхранява излишната глюкоза и я освобождава, за да помогне за поддържане на глюкозната хомеостаза.
Стъпките на цикъла на Кребс
Основната функция на цикъла на Кребс е да преобразува ензими, които електронната транспортна верига използва за производството на енергия. Цикълът е самостоятелен с това, че използва повторно своите съставни химикали в постоянно повтаряща се последователност. Ензимите NAD и FAD се променят във високоенергийни молекули NADH и FADH2 които могат да захранват електронната транспортна верига.
Цикълът на Кребс е съставен от следните стъпки:
Чрез ролята си в клетъчното дишане цикълът на Кребс влияе на глюкозната хомеостаза. Чрез регулирането на метаболизма на глюкозата може да играе важна роля за цялостната хомеостаза в организма.
Ензимите в клетъчната респирация
Ензимите, които се произвеждат по време на клетъчното дишане, помагат да се запазят клетките в хомеостаза.
Молекули като NAD и FAD са необходими, за да продължи цикъла на Кребс и електронната транспортна верига. Допълнителните ензими ускоряват или забавят цикъла на Krebs в зависимост от сигнала на клетките. Клетъчните сигнали показват дисбаланс и изискват цикъла на Krebs да помогне за поддържането на хомеостазата за веществата и променливите, на които може да повлияе.
Тъй като цикълът на Кребс представлява част от метаболитна верига който използва глюкоза и кислород, докато произвежда въглероден диоксид и вода, цикълът може да повлияе на нивата на тези четири вещества и да предизвика корекции в други метаболитни функции. Например, ако се изисква висока скорост на метаболизма, защото организмът предприема усилена активност, нивата на кислород в клетките могат да спаднат. Забавящият се цикъл на Кребс принуждава тялото да диша по-бързо, а сърцето да изпомпва по-бързо, доставяйки необходимия кислород към клетките.
Същият тип механизъм може да повлияе на тригери като глад, жажда или опити за повишаване или понижаване на телесната температура. Гладът и жаждата ще накарат човек да потърси храна и вода. Някой, който се чувства прекалено горещ, ще се изпоти, ще потърси сянка и ще премахне дрехите. Някой, който усеща студ, ще трепери, ще потърси топло място и ще добави слоеве за дрехи.
Чрез уникалната си роля в клетъчния метаболизъм, на Цикъл на Кребс помага за поддържане на хомеостазата в тялото и влияе и на поведението.