Hvorfor er Krebs-cyklussen afgørende for livet, som vi kender det?

Du er lige i dette øjeblik stedet for noget utroligt kompliceret biokemi.

For at din krop kan gøre bogstaveligt talt hvad som helst - hop på en trampolin, gå selv på toilettet, bevæg dine øjeæbler, mens du læser denne artikel - skal du være i stand til at opnå noget, der kaldes cellulær respiration, hvor dine celler skaber energi ud af ilten du indånder og den mad du spiser.

Og som du kan forestille dig, er det lidt af en proces at forvandle en peanutbutter og gelésandwich til en pushup. Lad os se, hvordan Krebs cykler får denne videnskabelige magi til at ske.

1. Cellulær respiration
2. Krebs-cyklussen
3. Rundkørslen

Cellulær respiration

Et hovedmål med cellulær respiration er at skabe en bestemt type lagret energi kaldet ATP eller adenosintrifosfat. Tænk på det som det energisprog, der tales af dine celler. Sollys er energi, men vi kan ikke forsyne vores kroppe med det, fordi det ikke taler det energisprog, vores kroppe kender - dyrekroppe taler kun ATP.

Et skridt på den lange vej fra sandwich til pushup er Krebs-cyklussen (også kendt som citronsyrecyklussen (CAC) eller tricarboxylsyrecyklus (TAC)), efter Hans Krebs. Han var den første til at udarbejde dette stykke biokemi i 1937, og som et resultat vandt han Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1953.

Det var velfortjent, fordi Krebs-cyklussen er ekstremt kompliceret, idet den bruger ændringer i kemiske bindinger til at omarrangere energi.

Krebs-cyklussen finder sted i vores celler på tværs af mitokondriernes indre membran - de organeller, der er ansvarlige for cellulær energiproduktion.

Cellulær respiration er en flertrinsproces, der starter med glykolyse, som nedbryder glukoseforbindelsen med seks carbonatomer og serverer disse tre carbonmolekyler kaldet pyrodruesyrer og to energirige forbindelser kaldet NADH. Herfra tager Krebs-cyklussen det væk.

Krebs-cyklussen

Krebs-cyklussen er en aerob proces, hvilket betyder, at den kræver ilt for at virke. Så sammen med processen med oxidativ fosforylering kommer Krebs-cyklussen i gang med det samme ved at blande kulstof og ilt i åndedrætsvejen:

"For det første kommer to carbonatomer ind i kredsløbet, og to carbonatomer oxideres og fjernes fra kredsløbet," siger Dale Beach, professor ved Institut for Biologiske og Miljøvidenskaber ved Longwood University i Farmville, Virginia.

"Vi kan tænke på dette første trin som at fuldende oxidationen af ​​glukosesukkeret, og hvis vi tæller sukkerarterne, kom seks ind i åndedrætsvejen ved glykolysen, og i alt seks skal ud. Det er ikke rigtig de samme seks kulstoffer, men det hjælper med at forstærke omdannelsen af ​​glukose til kuldioxid gennem vejen."

Et af kulstofatomerne fra trekulstofmolekylet binder sig til ét iltmolekyle og forlader cellen som CO₂ . Dette efterlader os med et to-carbon molekyle kaldet acetyl coenzym A eller acetyl coA. Yderligere kemiske reaktioner omorganiserer molekylerne på en måde, der oxiderer carbonerne for at få en anden NADH og FADH.

Rundkørslen

Efter at have afsluttet respirationsvejen gennemgår Krebs-cyklussen en anden oxidationsproces, der ligner en trafik-rundkørsel. det er det, der gør det til en cyklus. Acetyl coA kommer ind i cyklussen og kombineres med oxaloacetat for at danne citratsyntase - deraf navnet "Krebs cyklus."

Denne citronsyre oxideres i løbet af mange trin og udskiller kulstof hele vejen rundt i rundkørslen, indtil oxaleddikesyre er regenereret ved oxidation af malat. Når kulstoffer falder af citronsyren, bliver de til kuldioxidmolekyler og spyttes ud af cellen og udåndes til sidst af dig.

Energiproduktion og CoenzymA

"Under den anden oxidation dannes en ny højenergibinding med svovlen i CoA for at producere succinat-CoA," siger Beach. "Der er nok energi her til, at vi direkte kan producere en ATP-ækvivalent; GTP er faktisk lavet, men den har den samme mængde energi som en ATP - dette er bare et særpræg ved systemet.

"Fjernelsen af ​​CoenzymeA efterlader os med et succinatmolekyle. Fra succinatpunktet i cyklussen, en række trin til at omarrangere kemisk binding og nogle oxidationshændelser for at genoprette det oprindelige oxaloacetat. I processen producerer pathwayen først et lavenergi-FADH molekyle og et endeligt NADH-molekyle," siger Beach.

Implikationer og evolutionære overvejelser

For hver glukose, der kommer ind i respirationen, kan rundkørslen dreje to gange, én gang for hver pyruvat, der kommer ind i den. Det har den dog ikke nødvendigvis har at gå rundt to gange, da cellen kan suge kulstof fra andre makromolekyler eller sætte mere ind i kredsløbet ved at ofre aminosyrer eller udnytte den energi, der er lagret i fedt.

Se? Kompleks biokemi. Men ifølge Beach er én ting at bemærke ved Krebs-cyklussen den hyppige forekomst af adenosin - det er i NADH-, FADH-, CoenzymA- og ATP-molekyler.

"Adenosin er et 'molekylært håndtag', som proteiner kan gribe fat i. Vi kan forestille os udviklingen af ​​ATP-bindingslommer, der deles og genbruges, så disse bliver bindingssteder for andre molekyler ved hjælp af lignende motiver."

Vores celler kan producere 38 molekyler ATP pr. glukosemolekyle, vi forbruger, plus en lille smule varmeenergi.

Denne artikel blev opdateret i forbindelse med AI-teknologi, og derefter faktatjekket og redigeret af en HowStuffWorks-redaktør.