Indhold
- Hvordan metabolisme opretholder homeostase
- Eksempel på glukosehomeostase
- Krebs cykletrin
- Enzymerne i cellulær respiration
Krebs-cyklus, opkaldt efter den tysk-britiske biokemiker Hans Adolf Krebs, er en vigtig del af cellulær metabolisme.
For at vokse og udføre deres funktioner i kroppen er celler nødt til at metabolisere glukose for at producere energi. De kan derefter bruge denne energi til at syntetisere de organiske molekyler, som kroppen har brug for, og til specifikke funktioner såsom bevægelse i muskelceller eller fordøjelse i maven. I 1937 opdagede Krebs Krebs-cyklusreaktionen, også kendt som citronsyrecyklus, der udgør en væsentlig del af denne metaboliske proces.
I løbet af opdeling og metabolisering af glukosemolekyler skal celler sørge for, at de mange kropsvariabler som temperatur, hjerteslag og respiration opretholdes på stabile niveauer. Homeostase beskriver den proces, hvormed celler regulerer virkningerne af hormoner, enzymer og stofskifte for at holde kroppen fungerer korrekt inden for sikre grænser.
Som en del af glukosemetabolisme, reguleringen af Krebs-cyklus hjælper celler med deres homeostase.
Hvordan metabolisme opretholder homeostase
Avancerede organismer indtager næringsstoffer og metaboliserer dem, så de kan fortsætte deres normale aktiviteter. Den vigtigste kilde til metabolisk energi er nedbrydningen af glukose til kuldioxid og vand i nærværelse af ilt.
For at opretholde homeostase skal niveauerne af glukose, ilt og metaboliske produkter alle reguleres tæt. Hvert trin i den metaboliske proces, herunder Krebs-cyklustrinnene, hjælper med at regulere de organiske stoffer, den kontrollerer.
De vigtigste metaboliske trin inkluderer følgende:
For hvert trin skal kroppen, dets organer og dets celler holde kropsvariabler som temperatur, glukoseniveau og blodtryk stabilt ved normale niveauer. Denne homeostatiske regulering styres af virkningen af hormoner og enzymer, der er nødvendige for hvert trin i metabolismen for at fortsætte.
Hvis der er for meget eller for lidt af et bestemt stof, vil et enzym fremskynde eller bremse de tilsvarende metaboliske trin, indtil homeostase er etableret igen.
Eksempel på glukosehomeostase
Glukose er det vigtigste input til cellulær åndedræt, og dets biprodukter bruges i Krebs-cyklus. Niveauet af glukose i blodet skal kontrolleres inden for et stramt område. Hvis der ikke er nok glukose, der når cellerne, vil de ikke længere være i stand til at bruge cellulær respiration og Krebs-cyklussen som en energikilde. I stedet kan de muligvis begynde at nedbryde fedt eller endda muskelvæv.
At have for meget glukose i blodet kan også være skadeligt. Først prøver kroppen at slippe af med den ekstra glukose ved at fjerne det fra blodet i nyrerne og fjerne det gennem urin. Overdreven vandladning dehydrerer kroppen og øger koncentrationen af glukose i blodet. Hvis glukoseniveauet bliver for højt, kan den enkelte falde i koma.
Glukoseregulering styres af bugspytkirtlen.
Hvis glukoseniveauet i blodet er for højt, frigiver bugspytkirtlen insulin i blodstrømmen. Insulin fremmer brugen af glukose i cellerne og hjælper med cellulær respiration. Glukoseniveauet i blodet falder derefter. Hvis glukoseniveauet er for lavt, signalerer bugspytkirtlen leveren til at frigive mere glukose. Leveren er i stand til at opbevare overskydende glukose og frigiver den for at hjælpe med at opretholde glukosehomeostase.
Krebs cykletrin
Krebs-cyklusens vigtigste funktion er at konvertere enzymer, som elektrontransportkæden bruger til at producere energi. Cyklussen er selvstændig ved, at den genanvender sine bestanddele, der indgår i en konstant gentagen rækkefølge. Enzymerne NAD og FAD ændres til højenergimolekyler NADH og FADH2 der kan drive elektrontransportkæden.
Krebs-cyklus består af følgende trin:
Krebs-cyklussen påvirker glukosehomeostase gennem sin rolle i cellulær respiration. Gennem regulering af glukosemetabolisme kan det spille en vigtig rolle i den generelle homeostase i kroppen.
Enzymerne i cellulær respiration
Enzymerne, der produceres under cellulær respiration hjælper med at holde celler i homeostase.
Molekyler som NAD og FAD er nødvendige for at Krebs-cyklussen og elektrontransportkæden skal fortsætte. Yderligere enzymer fremskynder eller bremser Krebs-cyklussen afhængigt af cellesignalering. Celler signaliserer for at indikere en ubalance og anmode om Krebs-cyklus for at hjælpe med at opretholde homeostase for de stoffer og variabler, den kan påvirke.
Da Krebs-cyklus udgør en del af metabolisk kæde der bruger glukose og ilt, mens der produceres kuldioxid og vand, kan cyklussen påvirke niveauerne af disse fire stoffer og udløse justeringer i andre metaboliske funktioner. For eksempel, hvis en høj stofskiftehastighed er påkrævet, fordi kroppen udøver anstrengende aktivitet, kan iltniveauerne i celler falde. En langsommere Krebs-cyklus tvinger kroppen til at trække vejret hurtigere og hjertet til at pumpe hurtigere, hvilket leverer det krævede ilt til cellerne.
Den samme type mekanisme kan påvirke triggere såsom sult, tørst eller forsøg på at hæve eller sænke kropstemperaturen. Sult og tørst får et individ til at se efter mad og vand. En person, der føler sig for varm, vil svede, se efter skygge og fjerne tøjgenstande. En person, der føler sig kold, vil ryste, se efter et varmt sted og tilføje tøjlag.
Gennem sin unikke rolle i cellemetabolismen, Krebs-cyklus hjælper med at opretholde homeostase i kroppen og påvirker også adfærd.