ما هي العمليتان اللتان تنتجان ATP؟

السبب الذي يجعلك تأكل هو في النهاية تكوين جزيء يسمى ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) حتى يكون لخلاياك الوسائل لتزويد نفسها بالطاقة ، وبالتالي أنت أيضًا. وليس من قبيل المصادفة أن السبب الذي يجعلك تتنفس هو أن الأكسجين ضروري للحصول على أكبر قدر ممكن من طاقة الخلية من سلائف الجلوكوز الجزيئات في ذلك الطعام.

تسمى العملية التي تستخدمها الخلايا البشرية لتوليد ATP عملية التنفس الخلوي. ينتج عنه تكوين 36 إلى 38 ATP لكل جزيء من الجلوكوز. يتكون من سلسلة من المراحل ، تبدأ في سيتوبلازم الخلية وتنتقل إلى الميتوكوندريا ، "محطات الطاقة" للخلايا حقيقية النواة. يمكن النظر إلى عمليتي إنتاج ATP على أنهما تحلل سكري (الجزء اللاهوائي) متبوعًا بالتنفس الهوائي (الجزء الذي يحتاج إلى الأكسجين).

كيميائيا ، ATP هو النوكليوتيدات. النيوكليوتيدات هي أيضًا اللبنات الأساسية للحمض النووي. تتكون جميع النيوكليوتيدات من جزء سكر مكون من خمسة كربون وقاعدة نيتروجينية ومجموعة واحدة إلى ثلاث مجموعات فوسفات. يمكن أن تكون القاعدة إما الأدينين (A) أو السيتوزين (C) أو الجوانين (G) أو الثايمين (T) أو اليوراسيل (U). كما يمكنك أن تميز من اسمه ، فإن القاعدة في ATP هي الأدينين ، وتحتوي على ثلاث مجموعات فوسفاتية.

عندما يتم "بناء" ATP ، يكون سلفه المباشر ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين)، الذي يأتي من AMP (أدينوسين أحادي الفوسفات). والفرق الوحيد بينهما هو المجموعة الفوسفاتية الثالثة المرتبطة بـ "سلسلة" الفوسفات والفوسفات في ADP. الإنزيم المسؤول يسمى سينسيز ATP.

عندما "تنفق" الخلية ATP ، يكون اسم تفاعل ATP إلى ADP التحلل المائي، حيث يتم استخدام الماء لكسر الرابطة بين مجموعتي الفوسفات الطرفيين. معادلة بسيطة لإصلاح ATP من أقاربها النيوكليوتيدات هي ADP + P_أناأو حتى AMP + 2 P._أنا. أين ص_أنا غير عضوي (أي غير متصل بجزيء يحتوي على الكربون) فوسفات.

يحدث التنفس الخلوي فقط في حقيقيات النوى ، وهي إجابة الطبيعة متعددة الخلايا ، والأكبر والأكثر تعقيدًا على بدائيات النوى أحادية الخلية. البشر من بين الأول ، في حين أن البكتيريا تسكن الأخير. تتكشف العملية على أربع مراحل: تحلل السكر، والذي يحدث أيضًا في بدائيات النوى ولا يحتاج إلى أكسجين ؛ ال رد فعل الجسر; ومجموعتا ردود الفعل من التنفس الهوائي ، و دورة كريبس و ال سلسلة نقل الإلكترون.

لبدء تحلل الجلوكوز ، فإن جزيء الجلوكوز الذي انتشر في الخلية عبر غشاء البلازما يحتوي على فوسفات مرتبط بإحدى ذرات الكربون الخاصة به. ثم يتم إعادة ترتيبه في جزيء الفركتوز ، وعند هذه النقطة يتم ربط مجموعة فوسفات ثانية بذرة كربون مختلفة. ينقسم جزيء ستة كربون الناتج عن الفسفرة بشكل مضاعف إلى جزئين من ثلاثة كربون. هذه المرحلة تكلف اثنين من ATP.

يستمر الجزء الثاني من تحلل السكر بإعادة ترتيب جزيئات الكربون الثلاثة في سلسلة من الخطوات إلى البيروفات ، بينما في هذه الأثناء ، يتم إضافة اثنين من الفوسفات ثم يتم إزالة الأربعة جميعها وإضافتها إلى ADP لتشكيل ATP. تنتج هذه المرحلة أربعة ATP ،جعل العائد الصافي لتحلل السكر اثنين من ATP.

يجعل تفاعل الجسر في الميتوكوندريا جزيء البيروفات جاهزًا للعمل عن طريق إزالة أحد الكربون واثنين من الأكسجين لإنتاج الأسيتات ، والذي يتم إلحاقه بعد ذلك بـ أنزيم أ لتشكيل أسيتيل CoA.

تتم إضافة ثنائي أسيتيل CoA إلى جزيء رباعي الكربون ، أوكسالأسيتات ، لبدء التفاعلات. يتم في النهاية اختزال جزيء الكربون الستة الناتج إلى أوكسالو أسيتات (ومن هنا جاءت كلمة "دورة" في العنوان ؛ المادة المتفاعلة هي أيضًا منتج). في هذه العملية ، يُعرف اثنان من ATP و 10 جزيئات باسم ناقلات الإلكترون (ثمانية NADH واثنان FADH₂).

في المرحلة الأخيرة من التنفس الخلوي ، والمرحلة الهوائية الثانية ، يتم استخدام مختلف ناقلات الإلكترون عالية الطاقة. يتم تجريد إلكتروناتهم بواسطة الإنزيمات المضمنة في غشاء الميتوكوندريا ، وطاقتهم تستخدم لتعزيز إضافة مجموعات الفوسفات إلى ADP لتشكيل ATP ، وهي عملية تسمى الأكسدة الفسفرة. الأكسجين هو متقبل الإلكترون النهائي في النهاية.

والنتيجة هي 32 إلى 34 ATP ، مما يعني أنه ، بإضافة اثنين من ATP لكل من تحلل السكر ودورة كريبس ، ينتج التنفس الخلوي 36 إلى 38 ATP لكل جزيء جلوكوز.