Vous êtes, en ce moment même, le site d'une biochimie incroyablement compliquée. Pour que votre corps puisse faire littéralement n'importe quoi - sauter sur un trampoline, marcher jusqu'à la salle de bain, bouger vos globes oculaires pendant que vous lisez cet article - vous devez être capable d'accomplir quelque chose appelé la respiration cellulaire, dans laquelle vos cellules créent de l'énergie à partir de l'oxygène que vous respirez et la nourriture que vous mangez. Et comme vous pouvez l'imaginer, transformer un sandwich au beurre de cacahuète et à la gelée en pompe est un peu un processus.
Respiration cellulaire
L'un des principaux objectifs de la respiration cellulaire est de créer un type spécifique d'énergie stockée appelée ATP ou adénosine triphosphate. Considérez-le comme le langage énergétique parlé par vos cellules. La lumière du soleil est de l'énergie, mais nous ne pouvons pas alimenter notre corps avec elle parce qu'elle ne parle pas le langage énergétique que notre corps connaît - les corps des animaux ne parlent que l'ATP, donc d'une manière ou d'une autre nous devons transformer les sucres d'un PB&J en ATP afin de faire une pompe .
Une étape de la longue route du sandwich au push-up s'appelle le cycle de Krebs (également connu sous le nom de cycle de l'acide citrique (CAC) ou cycle de l'acide tricarboxylique (TAC)) d'après Hans Krebs, qui a d'abord élaboré ce morceau fou de biochimie en 1937. et pour lequel il a remporté le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1953 . C'était bien mérité parce que le cycle de Krebs est un doozy absolu qui utilise des changements dans les liaisons chimiques pour réorganiser l'énergie.
Le cycle de Krebs se produit dans nos cellules à travers la membrane interne des mitochondries - les organites responsables de la production d'énergie cellulaire. La respiration cellulaire est un processus en plusieurs étapes, commençant par la glycolyse, qui décompose l'anneau à six carbones du glucose et sert ces molécules à trois carbones appelées acides pyruviques et deux composés riches en énergie appelés NADH. A partir de là, le cycle de Krebs l'emporte.
Le cycle de Krebs
Le cycle de Krebs est un processus aérobie, ce qui signifie qu'il nécessite de l'oxygène pour fonctionner, de sorte que le cycle de Krebs se met immédiatement au travail en mélangeant du carbone et de l'oxygène dans la voie respiratoire :
"Premièrement, deux carbones entrent dans le cycle et deux carbones sont oxydés et retirés du cycle", explique Dale Beach, professeur au Département des sciences biologiques et environnementales de l'Université Longwood à Farmville, en Virginie. "Nous pouvons considérer cette première étape comme l'achèvement de l'oxydation du sucre de glucose, et si nous comptons les sucres, six sont entrés dans la voie respiratoire lors de la glycolyse, et un total de six doit en sortir. Ce ne sont pas vraiment les mêmes six carbones, mais cela aide à renforcer la conversion du glucose en dioxyde de carbone par la voie."
L'un des carbones de la molécule à trois carbones se lie à une molécule d'oxygène et quitte la cellule sous forme de CO2. Cela nous laisse avec un composé à deux carbones appelé acétyl coenzyme A, ou acétyl coA. D'autres réactions réorganisent les molécules d'une manière qui oxyde les carbones pour obtenir un autre NADH et un FADH à plus faible énergie.
Le rond-point
Après avoir terminé la voie respiratoire, le cycle de Krebs subit un deuxième processus d'oxydation qui ressemble beaucoup à un rond-point de circulation - c'est ce qui en fait un cycle. L'acétyl coA entre dans le cycle, se combinant avec l'oxaloacétate pour former du citrate - d'où le nom de "cycle de Krebs". Cet acide citrique est oxydé au cours de nombreuses étapes, libérant des carbones tout autour du rond-point jusqu'à ce qu'il revienne finalement à l'acide oxaloacétique. Au fur et à mesure que les carbones se détachent de l'acide citrique, ils se transforment en dioxyde de carbone et sont crachés hors de la cellule et finalement exhalés par vous.
"Au cours de la deuxième oxydation, une nouvelle liaison à haute énergie est créée avec le soufre de CoA pour produire du succinate-CoA", explique Beach. "Il y a suffisamment d'énergie ici pour que nous puissions produire directement un équivalent ATP ; le GTP est en fait fabriqué, mais il a la même quantité d'énergie qu'un ATP - c'est juste une bizarrerie du système.
"L'élimination de la coenzymeA nous laisse avec une molécule de succinate. À partir du point succinate du cycle, une série d'étapes pour réorganiser la liaison chimique et certains événements d'oxydation pour restaurer l'oxaloacétate d'origine. Au cours du processus, la voie produit d'abord un FADH à faible énergie. molécule et une dernière molécule de NADH », explique Beach.
Pour chaque glucose entrant dans la respiration, le rond-point peut tourner deux fois, une fois pour chaque pyruvate qui y pénètre. Cependant, il n'est pas nécessaire de faire deux fois le tour, car la cellule peut siphonner du carbone pour d'autres macromolécules, ou en mettre davantage dans le cycle en sacrifiant des acides aminés ou en capitalisant sur l'énergie stockée dans les graisses.
Voir? Biochimie complexe. Mais selon Beach, une chose à noter à propos du cycle de Krebs est l'apparition fréquente d'adénosine - c'est dans NADH, FADH, CoenzymeA et ATP.
"L'adénosine est une 'poignée moléculaire' sur laquelle les protéines peuvent s'accrocher. Nous pouvons imaginer l'évolution des poches de liaison à l'ATP partagées et recyclées afin qu'elles deviennent des sites de liaison pour d'autres molécules utilisant des motifs similaires."
Maintenant c'est intéressant
À partir de chaque molécule de glucose que nous consommons, nos cellules peuvent produire 38 molécules d'ATP, plus un peu d'énergie thermique.
