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 gli occhi 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. Vediamo come funziona il ciclo di Krebs rende possibile questa magia scientifica.
ContenutoUno degli obiettivi principali della respirazione cellulare è creare un tipo specifico di energia immagazzinata chiamata ATP o adenosina trifosfato. Consideratelo come il linguaggio energetico parlato dalle vostre cellule. La luce solare è energia, ma non possiamo usarla per alimentare i nostri corpi perché non parla il linguaggio energetico che i nostri corpi conoscono:i corpi animali parlano solo ATP.
Un passo della lunga strada dal sandwich al pushup è il ciclo di Krebs (noto anche come ciclo dell'acido citrico (CAC) o ciclo dell'acido tricarbossilico (TAC)), dal nome di Hans Krebs. Fu il primo a elaborare questo elemento di biochimica nel 1937 e di conseguenza vinse il Premio Nobel per la fisiologia e la medicina nel 1953.
È stato ben meritato perché il ciclo di Krebs è estremamente complicato e utilizza 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 a più fasi, a partire dalla glicolisi, che scompone il composto a sei atomi di carbonio del glucosio e fornisce queste molecole a tre atomi di carbonio chiamate acidi piruvici e due composti ricchi di energia chiamati NADH. Da qui il ciclo di Krebs se lo porta via.
Il ciclo di Krebs è un processo aerobico, il che significa che richiede ossigeno per funzionare. Quindi, insieme al processo di fosforilazione ossidativa, il ciclo di Krebs entra subito in azione mescolando carbonio e ossigeno nel percorso respiratorio:
"In primo luogo, due carboni entrano nel ciclo e due carboni vengono ossidati e rimossi dal ciclo", afferma Dale Beach, professore presso il Dipartimento di scienze biologiche e ambientali presso la Longwood University di Farmville, Virginia.
"Possiamo pensare a questo primo passo come al completamento dell'ossidazione dello zucchero glucosio, e se contiamo gli zuccheri, sei sono entrati nel percorso respiratorio durante la glicolisi, e un totale di sei devono 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 degli 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 una molecola a due atomi di carbonio chiamata acetil coenzima A, o acetil coA. Ulteriori reazioni chimiche riorganizzano le molecole in modo tale da ossidare i carboni per ottenere altri NADH e FADH.
Dopo aver completato il percorso respiratorio, il ciclo di Krebs subisce un secondo processo di ossidazione che assomiglia molto ad una rotatoria; è ciò che lo rende un ciclo. L'acetil coA entra nel ciclo, combinandosi con l'ossalacetato per formare la citrato sintasi, da cui il nome "ciclo di Krebs".
Questo acido citrico viene ossidato nel corso di molti passaggi, liberando carboni lungo tutta la rotatoria finché l'acido ossalacetico non viene rigenerato mediante l'ossidazione del malato. Quando i carboni si staccano dall'acido citrico, si trasformano in molecole di anidride carbonica e vengono espulsi dalla cellula e infine espirati dall'utente.
"Durante la seconda ossidazione, viene creato un nuovo legame ad alta energia con lo zolfo del CoA per produrre succinato-CoA", afferma Beach. "Qui c'è abbastanza energia da poter produrre direttamente un equivalente ATP; in realtà il GTP viene prodotto, ma ha la stessa quantità di energia di un ATP:questa è solo una stranezza del sistema.
"La rimozione del coenzima A ci lascia con una molecola di succinato. Dal punto di succinato nel ciclo, una serie di passaggi per riorganizzare il legame chimico 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," spiega Beach.
Per ogni glucosio che entra nella respirazione, la rotatoria può girare due volte, una per ogni piruvato che vi entra. Tuttavia, non necessariamente ha fare il giro due volte poiché la cellula può sottrarre carbonio per altre macromolecole o inserirne di più nel ciclo sacrificando gli aminoacidi o sfruttando 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 presente nelle molecole di NADH, FADH, Coenzima A 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 utilizzando motivi simili."
Questo è interessanteLe nostre cellule possono produrre 38 molecole di ATP per molecola di glucosio che consumiamo, più un po' di energia termica.
Questo articolo è stato aggiornato insieme alla tecnologia AI, quindi verificato e modificato da un editor di HowStuffWorks.
