Bạn đang ở ngay phút này, địa điểm của một số hóa sinh phức tạp đến khó tin. Để cơ thể bạn có thể làm bất cứ điều gì theo đúng nghĩa đen - nhảy trên tấm bạt lò xo, đi bộ vào phòng tắm, di chuyển nhãn cầu khi bạn đọc bài viết này - bạn cần có khả năng thực hiện một thứ gọi là hô hấp tế bào, trong đó các tế bào của bạn tạo ra năng lượng từ oxy bạn thở và thức ăn bạn ăn. Và như bạn có thể tưởng tượng, biến một chiếc bánh kẹp bơ đậu phộng và thạch thành một món bánh đẩy là một quá trình.
Hô hấp tế bào
Một mục tiêu chính của hô hấp tế bào là tạo ra một dạng năng lượng dự trữ cụ thể được gọi là ATP, hoặc adenosine triphosphate. Hãy coi nó như ngôn ngữ năng lượng được sử dụng bởi các tế bào của bạn. Ánh sáng mặt trời là năng lượng, nhưng chúng ta không thể cung cấp năng lượng cho cơ thể vì nó không nói ngôn ngữ năng lượng mà cơ thể chúng ta biết - cơ thể động vật chỉ nói ATP, vì vậy bằng cách nào đó chúng ta phải biến đường trong PB&J thành ATP để thực hiện động tác đẩy. .
Một bước của con đường dài từ bánh sandwich đến đẩy lên được gọi là chu trình Krebs (còn được gọi là chu trình axit xitric (CAC), hoặc chu trình axit tricarboxylic (TAC)) sau Hans Krebs, người đầu tiên nghiên cứu ra mảng hóa sinh điên rồ này vào năm 1937 và nhờ đó ông đã giành được giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học vào năm 1953 . Nó kiếm được nhiều tiền vì chu trình Krebs là một chu trình doozy tuyệt đối sử dụng những thay đổi trong liên kết hóa học để sắp xếp lại năng lượng.
Chu trình Krebs xảy ra trong tế bào của chúng ta qua màng trong của ti thể - bào quan chịu trách nhiệm sản xuất năng lượng tế bào. Hô hấp tế bào là một quá trình gồm nhiều bước, bắt đầu bằng quá trình đường phân, phá vỡ vòng sáu carbon của glucose và phục vụ các phân tử ba carbon này được gọi là axit pyruvic và hai hợp chất giàu năng lượng được gọi là NADH. Từ đây, chu trình Krebs lấy đi.
Chu kỳ Krebs
Chu trình Krebs là một quá trình hiếu khí, có nghĩa là nó cần oxy để hoạt động, vì vậy chu trình Krebs bắt đầu hoạt động ngay lập tức để trộn carbon và oxy trong quá trình hô hấp:
Dale Beach, giáo sư tại Khoa Khoa học Sinh học và Môi trường tại Đại học Longwood ở Farmville, Virginia , cho biết: “Đầu tiên, hai nguyên tử cacbon tham gia vào chu trình và hai nguyên tử bị oxy hóa và loại bỏ khỏi chu trình . "Chúng ta có thể coi bước đầu tiên này là hoàn thành quá trình oxy hóa đường glucose, và nếu chúng ta đếm các loại đường, thì có sáu đường đi vào đường hô hấp khi đường phân và tổng cộng sáu phải thoát ra. Đây không thực sự là sáu nguyên tử cacbon, nhưng nó giúp củng cố quá trình chuyển đổi glucose thành carbon dioxide thông qua con đường. "
Một trong những nguyên tử cacbon rời khỏi phân tử ba cacbon liên kết với một phân tử oxy và rời khỏi tế bào dưới dạng CO2. Điều này để lại cho chúng ta một hợp chất hai cacbon được gọi là acetyl coenzyme A, hoặc acetyl coA. Các phản ứng tiếp theo sẽ tổ chức lại các phân tử theo cách oxy hóa các nguyên tử cacbon để nhận được một NADH khác và một FADH năng lượng thấp hơn.
Bùng binh
Sau khi hoàn thành quá trình hô hấp, chu trình Krebs trải qua quá trình ôxy hóa thứ hai trông giống như một vòng xoay giao thông - đó là điều khiến nó trở thành một chu trình. Acetyl coA đi vào chu trình, kết hợp với oxaloacetate để tạo thành citrate - do đó có tên là "chu trình Krebs." Axit xitric này bị oxy hóa trong quá trình nhiều bước, phân hủy cacbôn theo đường vòng cho đến khi cuối cùng trở lại thành axit oxaloacetic. Khi cacbon giải phóng khỏi axit xitric, chúng biến thành carbon dioxide và được phun ra khỏi tế bào và cuối cùng bạn sẽ thở ra.
Beach cho biết: “Trong quá trình oxy hóa thứ hai, một liên kết mới, năng lượng cao được tạo ra với lưu huỳnh của CoA để tạo ra Succinate-CoA. "Ở đây có đủ năng lượng để chúng ta có thể trực tiếp tạo ra một lượng tương đương ATP; GTP thực sự được tạo ra, nhưng nó có cùng một lượng năng lượng với một ATP - đây chỉ là một sai sót của hệ thống.
"Việc loại bỏ CoenzymeA để lại cho chúng ta một phân tử Succinate. Từ điểm Succinate trong chu trình, một loạt các bước để sắp xếp lại liên kết hóa học và một số sự kiện oxy hóa để khôi phục lại oxaloacetate ban đầu. Trong quá trình này, con đường đầu tiên tạo ra FADH năng lượng thấp phân tử và một phân tử NADH cuối cùng, "Beach nói.
Đối với mỗi glucose đi vào quá trình hô hấp, đường vòng có thể quay hai lần, một lần cho mỗi pyruvate đi vào nó. Tuy nhiên, nó không nhất thiết phải quay vòng hai lần vì tế bào có thể hút bớt cacbon cho các đại phân tử khác, hoặc đưa nhiều hơn vào chu trình bằng cách hy sinh axit amin hoặc tận dụng năng lượng dự trữ trong chất béo.
Xem? Hóa sinh phức tạp. Nhưng theo Beach, một điều cần lưu ý về chu trình Krebs là sự xuất hiện thường xuyên của adenosine - nó có trong NADH, FADH, CoenzymeA và ATP.
"Adenosine là một 'tay cầm phân tử' để các protein bám vào. Chúng ta có thể tưởng tượng sự phát triển của các túi liên kết ATP được chia sẻ và tái chế để chúng trở thành các vị trí liên kết cho các phân tử khác sử dụng các mô hình tương tự."
Bây giờ điều đó thật thú vị
Từ mỗi phân tử glucose mà chúng ta tiêu thụ, tế bào của chúng ta có thể tạo ra 38 phân tử ATP, cộng với một chút năng lượng nhiệt.
