Sei, proprio in questo momento, il luogo di una biochimica incredibilmente complicata. Affinché il tuo corpo possa fare letteralmente qualsiasi cosa - saltare su un trampolino, andare in bagno, muovere i bulbi oculari mentre leggi questo articolo - devi essere in grado di realizzare qualcosa chiamato respirazione cellulare, in cui le tue cellule creano energia da l'ossigeno che respiri e il cibo che mangi. E come puoi immaginare, trasformare un panino con burro di arachidi e gelatina in un pushup è un po' un processo.
Respirazione cellulare
Uno degli obiettivi principali della respirazione cellulare è creare un tipo specifico di energia immagazzinata chiamata ATP o adenosina trifosfato. Pensalo come il linguaggio energetico parlato dalle tue cellule. La luce del sole è energia, ma non possiamo alimentare i nostri corpi con essa perché non parla il linguaggio energetico che i nostri corpi conoscono - i corpi degli animali parlano solo ATP, quindi in qualche modo dobbiamo trasformare gli zuccheri in un PB&J in ATP per fare un pushup .
Un passo della lunga strada dal sandwich al pushup è chiamato ciclo di Krebs (noto anche come ciclo dell'acido citrico (CAC) o ciclo dell'acido tricarbossilico (TAC)) dal nome di Hans Krebs, che per primo ha elaborato questo pazzo pezzo di biochimica nel 1937 e per il quale ha vinto il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1953 . È stato ben meritato perché il ciclo di Krebs è uno stupido assoluto che utilizza i cambiamenti nei legami chimici per riorganizzare l'energia.
Il ciclo di Krebs avviene nelle nostre cellule attraverso la membrana interna dei mitocondri, gli organelli responsabili della produzione di energia cellulare. La respirazione cellulare è un processo in più fasi, a partire dalla glicolisi, che scompone l'anello a sei atomi di carbonio del glucosio e serve queste molecole a tre atomi di carbonio chiamate acidi piruvici e due composti ricchi di energia chiamati NADH. Da qui, il ciclo di Krebs lo porta via.
Il ciclo di Krebs
Il ciclo di Krebs è un processo aerobico, il che significa che richiede ossigeno per funzionare, quindi il ciclo di Krebs entra subito in funzione mescolando carbonio e ossigeno nel percorso respiratorio:
"In primo luogo, due atomi di carbonio entrano nel ciclo e due vengono ossidati e rimossi dal ciclo", afferma Dale Beach, professore presso il Dipartimento di scienze biologiche e ambientali presso la Longwood University di Farmville, in Virginia. "Possiamo pensare a questo primo passaggio come al completamento dell'ossidazione dello zucchero glucosio, e se contiamo gli zuccheri, sei sono entrati nel percorso respiratorio alla glicolisi e un totale di sei deve uscire. Questi non sono proprio gli stessi sei atomi di carbonio, ma aiuta a rafforzare la conversione del glucosio in anidride carbonica attraverso il percorso".
Uno dei atomi di carbonio della molecola a tre atomi di carbonio si lega a una molecola di ossigeno e lascia la cellula come CO2. Questo ci lascia con un composto a due atomi di carbonio chiamato acetil coenzima A o acetil coA. Ulteriori reazioni riorganizzano le molecole in un modo che ossida i carboni per ottenere un altro NADH e un FADH a energia inferiore.
La rotonda
Dopo aver completato il percorso di respirazione, il ciclo di Krebs subisce un secondo processo di ossidazione che assomiglia molto a una rotatoria: è ciò che lo rende un ciclo. L'acetil coA entra nel ciclo, combinandosi con l'ossalacetato per formare citrato, da cui il nome "ciclo di Krebs". Questo acido citrico viene ossidato nel corso di molti passaggi, perdendo atomi di carbonio lungo tutta la rotatoria fino a quando non torna ad acido ossalacetico. Quando i carboni cadono dall'acido citrico, si trasformano in anidride carbonica e vengono sputati fuori dalla cellula e alla fine espirati da te.
"Durante la seconda ossidazione, viene creato un nuovo legame ad alta energia con lo zolfo di CoA per produrre succinato-CoA", afferma Beach. "Qui c'è abbastanza energia da poter produrre direttamente un equivalente di ATP; il GTP è effettivamente prodotto, ma ha la stessa quantità di energia di un ATP: questa è solo una stranezza del sistema.
"La rimozione del coenzimaA ci lascia con una molecola di succinato. Dal punto succinato del ciclo, una serie di passaggi per riorganizzare i legami chimici e alcuni eventi di ossidazione per ripristinare l'ossalacetato originale. Nel processo il percorso produce prima un FADH a bassa energia molecola e un'ultima molecola di NADH", afferma Beach.
Per ogni glucosio che entra nella respirazione, la rotatoria può girare due volte, una per ogni piruvato che vi entra. Tuttavia, non deve necessariamente andare in giro due volte poiché la cellula può sottrarre carbonio ad altre macromolecole o metterne di più nel ciclo sacrificando gli aminoacidi o capitalizzando l'energia immagazzinata nel grasso.
Vedere? Biochimica complessa. Ma secondo Beach, una cosa da notare sul ciclo di Krebs è la frequente comparsa di adenosina: è in NADH, FADH, CoenzimaA e ATP.
"L'adenosina è un 'manico molecolare' a cui le proteine possono aggrapparsi. Possiamo immaginare l'evoluzione delle tasche di legame dell'ATP che vengono condivise e riciclate in modo che queste diventino siti di legame per altre molecole che utilizzano motivi simili".
Ora è interessante
Da ogni molecola di glucosio che consumiamo, le nostre cellule possono produrre 38 molecole di ATP, più un po' di energia termica.
