Inhoud
- Hoe metabolisme homeostase onderhoudt
- Het voorbeeld van glucose-homeostase
- De Krebs-cyclusstappen
- De enzymen in cellulaire ademhaling
De Krebs-cyclus, genoemd naar de Duits-Britse biochemicus Hans Adolf Krebs, is een belangrijk onderdeel van het cellulaire metabolisme.
Om te groeien en hun functies in het lichaam uit te voeren, moeten cellen glucose metaboliseren om energie te produceren. Ze kunnen deze energie vervolgens gebruiken om de organische moleculen die het lichaam nodig heeft te synthetiseren en voor specifieke functies zoals beweging in spiercellen of de spijsvertering in de maag. In 1937 ontdekte Krebs de Krebs-cyclusreactie, ook bekend als de citroenzuurcyclus, die een belangrijk onderdeel van dit metabole proces vormt.
Tijdens het splitsen en metaboliseren van glucosemoleculen moeten cellen ervoor zorgen dat de vele lichaamsvariabelen zoals temperatuur, hartslag en ademhaling op een stabiel niveau worden gehouden. Homeostase beschrijft het proces waarbij cellen de effecten van hormonen, enzymen en het metabolisme reguleren om het lichaam goed te laten werken, binnen veilige grenzen.
Als onderdeel van glucosemetabolisme, de regulatie van Krebs-cyclus helpt cellen met hun homeostase.
Hoe metabolisme homeostase onderhoudt
Geavanceerde organismen nemen voedingsstoffen op en metaboliseren ze zodat ze hun normale activiteiten kunnen voortzetten. De belangrijkste bron van metabole energie is de afbraak van glucose in koolstofdioxide en water in aanwezigheid van zuurstof.
Om homeostase te behouden, moeten de niveaus van glucose, zuurstof en de metabolische producten allemaal strak worden gereguleerd. Elke stap van het metabolische proces, inclusief de Krebs-cyclusstappen, helpt bij het reguleren van de organische stoffen die het controleert.
De belangrijkste metabolische stappen omvatten het volgende:
Voor elke stap moeten het lichaam, zijn organen en cellen lichaamsvariabelen zoals temperatuur, glucosespiegels en bloeddruk op normale niveaus stabiel houden. Deze homeostatische regulatie wordt geregeld door de werking van hormonen en enzymen die nodig zijn om elke stap van het metabolisme te laten verlopen.
Als er te veel of te weinig van een bepaalde stof is, zal een enzym de overeenkomstige metabole stappen versnellen of vertragen totdat homeostase weer is gevestigd.
Het voorbeeld van glucose-homeostase
Glucose is de belangrijkste input voor cellulaire ademhaling en de bijproducten ervan worden gebruikt in de Krebs-cyclus. Het glucosegehalte in het bloed moet binnen een nauw bereik worden geregeld. Als er onvoldoende glucose de cellen bereikt, zullen ze niet langer in staat zijn om cellulaire ademhaling te gebruiken en de Krebs-cyclus als een energiebron. In plaats daarvan kunnen ze vetten of zelfs spierweefsel afbreken.
Te veel glucose in het bloed kan ook schadelijk zijn. Eerst probeert het lichaam de extra glucose kwijt te raken door het uit het bloed in de nieren te verwijderen en via urine te elimineren. Overmatig plassen droogt het lichaam uit en verhoogt de concentratie glucose in het bloed. Als het glucosegehalte te hoog wordt, kan het individu in coma raken.
De glucoseregulatie wordt geregeld door de alvleesklier.
Als het glucosegehalte in het bloed te hoog is, geeft de alvleesklier insuline af in de bloedbaan. Insuline bevordert het gebruik van glucose in de cellen en helpt bij cellulaire ademhaling. Het glucosegehalte in het bloed daalt dan. Als het glucosegehalte te laag is, geeft de alvleesklier aan dat de lever meer glucose afgeeft. De lever kan overtollige glucose opslaan en vrijgeven om de glucosehomeostase te behouden.
De Krebs-cyclusstappen
De belangrijkste functie van de Krebs-cyclus is het omzetten van enzymen die de elektrontransportketen gebruikt om energie te produceren. De cyclus is op zichzelf staand doordat het zijn samenstellende chemicaliën hergebruikt in een zich constant herhalende volgorde. De enzymen NAD en FAD worden veranderd in hoog-energetische moleculen NADH en FADH2 die de elektronen-transportketen kunnen voeden.
De Krebs-cyclus bestaat uit de volgende stappen:
Door zijn rol in cellulaire ademhaling beïnvloedt de Krebs-cyclus glucosehomeostase. Door regulering van het glucosemetabolisme kan het een belangrijke rol spelen in de algemene homeostase in het lichaam.
De enzymen in cellulaire ademhaling
De enzymen die worden geproduceerd tijdens cellulaire ademhaling helpen cellen in homeostase te houden.
Moleculen zoals NAD en FAD zijn nodig om de Krebs-cyclus en de elektrontransportketen te laten verlopen. Extra enzymen versnellen of vertragen de Krebs-cyclus, afhankelijk van de celsignalering. Cellen signalen om een onbalans aan te geven en de Krebs-cyclus te vragen om homeostase te behouden voor de stoffen en variabelen die het kan beïnvloeden.
Omdat de Krebs-cyclus deel uitmaakt van de metabolische keten die glucose en zuurstof gebruikt terwijl ze kooldioxide en water produceren, kan de cyclus de niveaus van deze vier stoffen beïnvloeden en aanpassingen in andere metabole functies veroorzaken. Als bijvoorbeeld een hoog metabolisme vereist is omdat het lichaam zware activiteiten onderneemt, kunnen de zuurstofniveaus in cellen dalen. Een langzame Krebs-cyclus dwingt het lichaam sneller te ademen en het hart sneller te pompen, waardoor de benodigde zuurstof aan de cellen wordt afgegeven.
Hetzelfde type mechanisme kan triggers beïnvloeden zoals honger, dorst of pogingen om de lichaamstemperatuur te verhogen of te verlagen. Honger en dorst zullen ervoor zorgen dat een persoon op zoek gaat naar voedsel en water. Iemand die het te warm heeft, gaat zweten, zoekt schaduw en verwijdert kledingstukken. Iemand die het koud heeft, rilt, zoekt naar een warme plek en voegt kledinglagen toe.
Door zijn unieke rol in het celmetabolisme, de Krebs-cyclus helpt bij het handhaven van homeostase in het lichaam en beïnvloedt ook het gedrag.