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Enzyme und katalytisches Cytoskelett der Lebewesen

Page history last edited by Andrew Paul 1 year, 4 months ago

 

Der Krebs-Zyklus ist ein einfacher, aber effektiver Weg, um Sauerstoff zu produzieren. Der Zitronensäurezyklus, auch Krebs-Zyklus oder TCA-Zyklus genannt, ist eine Reihe von Stoffwechselreaktionen, die alle aerob lebenden Organismen nutzen, um Energie durch die Oxidation von Fettsäuren, von Acetyl-L-Carnitin, das von Fettsäuren abgeleitet ist, oder von anderen Kohlenhydraten freizusetzen, durch die oxidative Färbung einer komplexen Mischung von Molekülen, die als monoklonale Paare bezeichnet werden. Die oxidative Färbung ist ein natürlicher Abwehrmechanismus vieler Arten gegen raue Umweltbedingungen. Diese Methode wird durch Sättigung eines Substrats mit einem Oxidationsmittel erreicht. Das Ergebnis ist die Sättigung und spätere Zersetzung des Substrats, wodurch die Energie freigesetzt wird, die während der Reaktion verloren ging. Es gibt mehrere Oxidationsraten im Krebs-Zyklus und je nach Art der beteiligten Moleküle und der Umgebung reagiert er auf verschiedene äußere Einflüsse.

 

Der Oxidationsprozess kann durch eine beliebige Anzahl von Substanzen wie Fettsäuren, Fettalkohole, Aminosäuren, Einfachzucker oder sogar einige Haushaltsmaterialien wie Zucker, Stärke, Salz usw. gestartet werden. Ein Katalysator ist jedes Material, das eine Reaktion auslöst, ohne selbst einem äußeren Reiz ausgesetzt zu sein. Einige gängige Katalysatoren sind Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Kohlendioxid, Ozon und anderes ultraviolettes Licht. Ein Katalysator ist keine spezifische Substanz, sondern eher ein allgemeiner Begriff, der verwendet wird, um jedes Mittel zu beschreiben, das eine Veränderung in einem System hervorruft, ohne direkt verändert zu werden.

 

Ein Beispiel für ein katalytisches Mittel wäre Kohlendioxid. Kohlendioxid ist das Produkt der Verbrennung, es ist für die Bildung aller organischen Verbindungen notwendig. Es kann nur durch äußeren Eintrag in seine Grundform verändert werden. Jede andere Veränderung im System als die direkte Oxidation von Kohlenstoff durch Sauerstoffionen führt zu nichts als Chaos. Ein Katalysator könnte eine beliebige von einer Reihe verschiedener kohlenstoffhaltiger Verbindungen sein.

 

Das Modell von Krebs ist der Theorie der Glykolyse sehr ähnlich. Sein ursprünglicher Fokus lag auf der Pyruvat-Oxidation von Fettsäuren. Er glaubte, dass es eine eindeutige Verbindung zwischen der Entwicklung von Kohlendioxid und der Gesamtverteilung der energetischen potentiellen Energie (PEER) zwischen den verschiedenen chemischen Systemen gibt. Eine geordnete Form von Kohlenstoff mit einer Gesamtallokation von Energie (PEER) zwischen den Kohlenstoffatomen in einem Zuckerrohr ist ein perfektes Beispiel für eine katalytische Reaktion. Eine einfache Demonstration der Idee kann gezeigt werden, indem man ein Zuckerrohr in Wasser auflöst und beobachtet, wie die entstehenden Blasen aufsteigen. Durch den Temperaturanstieg werden die Blasen instabil und zerspringen in verschiedene Größen und zischen.

 

Krebs postulierte auch, dass, wenn eine Reihe von katalytischen Reaktionen über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird, dies zu einem Ungleichgewicht der energetischen Strukturen auf der Ebene des gTP führt. Es wurde festgestellt, dass mit zunehmender Länge des Satzes katalytischer Reaktionen die Größe und Masse der Moleküle, aus denen das gesamte System der chemischen Reaktanten besteht, kleiner wurde und weniger in der Lage war, ihre jeweiligen Reaktionen durchzuführen. Dies führte zu einem Anstieg der Konzentration von freien Radikalen. Dies wiederum könnte zu Krebs führen. Ein weiteres Problem mit der Theorie war, dass die gleichmäßigen Änderungen der Konzentrationen der Reaktanten nicht symmetrisch mit den Änderungen der Struktur der Reaktantenmoleküle waren.

 

Als Krebs jedoch den Übergang von der Glykolyse zum Krebs-Zyklus vollzog, rückte die Glykolyse in den Mittelpunkt des Interesses. In jüngster Zeit hatte man sich für die Stoffwechselwege der Glykolyse und des Alterns interessiert. Die Glykolyse schien bei beiden Prozessen eine wichtige Rolle zu spielen. Daher unternahm er Schritte, um diese Themen anzugehen.

 

Zunächst zeigte er, dass die Glykolyse durch bestimmte spezifische Inhibitoren gehemmt werden konnte, von denen bekannt war, dass sie die Glykolyse hemmen. Als Nächstes zeigte er, dass der Weg durch die Glykolyse keine große Menge an Energie verbraucht, um eine Nettoveränderung der Konzentrationen an freien Radikalen zu bewirken. Seine dritte Behauptung war, dass die Phosphorylierung, die Sauerstoff verbraucht, um die Reaktion zwischen einem ATP-Molekül und einem Glykosyl-Molekül zu katalysieren, effizienter als die Glykolyse war, um Änderungen in den Konzentrationen der freien Radikale zu bewirken. All diese Behauptungen fielen jedoch auseinander, als sich herausstellte, dass die Reaktionen, die er in seiner Arbeit hervorgehoben hatte, in der er die durch Phosphorylierung katalysierten Reaktionen darstellte, bei Zellen, die unterschiedliche Größen von Glycosylmolekülen enthielten, nicht funktionierten. Er konnte also nicht nachweisen, dass die Hemmung der Glykolyse von der Phosphorylierung abhängig war.

 

Als Krebs schließlich das Konzept der "phosphorylierten" oder "doppelt gebundenen" Zustände einführte, wurde er direkt mit den Unzulänglichkeiten seiner vorherigen Modelle konfrontiert. Wie oben besprochen, beinhalten alle bekannten Formen biologischer katalytischer Reaktionen einen Transfer eines Moleküls, normalerweise eines oxidierenden, in einen nicht-katalytischen Zustand. Unter bestimmten Bedingungen kann das Vorhandensein einer Doppelbindung zwischen den beiden Molekülen eine wirksame Schutzmaßnahme gegen einen weiteren Transfer darstellen. Im Fall der Glykolyse würde beispielsweise immer ein Transfer zwischen dem Glykoprotein-Rezeptor (Glycerase) und dem Kofaktor (Hämoglobin) stattfinden, die beide an der Glykolyse beteiligt sind. Liegt hingegen eine Doppelbindung vor, so wird keines der beteiligten Moleküle jemals wieder zu einem nicht-katalytischen.

 

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