Всички организми използват молекула, наречена глюкоза и процес, наречен гликолиза за задоволяване на някои или всички техни енергийни нужди. За едноклетъчните прокариотни организми, като бактериите, това е единственият наличен процес за генериране на АТФ (аденозин трифосфат, "енергийната валута" на клетките).
Еукариотни организми (животни, растения и гъби) имат по-сложни клетъчни машини и могат да извлекат много повече от молекула глюкоза - всъщност над петнадесет пъти повече АТФ. Това е така, защото тези клетки използват клетъчно дишане, което в своята цялост е гликолиза плюс аеробно дишане.
Реакция, включваща окислително декарбоксилиране в клетъчното дишане, наречено мостова реакция служи като център за обработка между строго анаеробните реакции на гликолизата и двете стъпки на аеробно дишане, които се случват в митохондриите. Следователно този мостов етап, по-официално наречен пируватно окисление, е от съществено значение.
Приближаване към моста: Гликолиза
При гликолизата серия от десет реакции в клетъчната цитоплазма преобразува шествъглеродната захарна молекула глюкоза в две молекули пируват, тривъглеродно съединение, като същевременно се получават общо два АТФ молекули. В първата част на гликолизата, наречена инвестиционна фаза, всъщност са необходими два АТФ за преместване на реакциите заедно, докато във втората част, фазата на връщане, това е повече от компенсирано от синтеза на четири АТФ молекули.
Инвестиционна фаза: Глюкозата има прикрепена фосфатна група и след това се пренарежда във фруктозна молекула. Тази молекула от своя страна има добавена фосфатна група и резултатът е двойно фосфорилирана фруктозна молекула. След това тази молекула се разделя и се превръща в две идентични тривъглеродни молекули, всяка със собствена фосфатна група.
Фаза на връщане: Всяка от двете три въглеродни молекули има една и съща съдба: има прикрепена друга фосфатна група и всяка от тях се използва за получаване на АТФ от ADP (аденозин дифосфат), докато се пренарежда в пируват молекула. Тази фаза също генерира молекула NADH от молекула NADH+.
По този начин нетният енергиен добив е 2 ATP на глюкоза.
Мостовата реакция
Мостовата реакция, наричана още реакция на преход, се състои от две стъпки. Първият е декарбоксилиране на пируват, а второто е свързването на това, което е останало с молекула, наречена коензим А.
Краят на пируватната молекула е въглерод, двойно свързан с кислороден атом и единично свързан с хидроксилна (-ОН) група. На практика Н атомът в хидроксилната група е отделен от О атома, така че тази част от пирувата може да се разглежда като имаща един С атом и два О атома. При декарбоксилиране това се отстранява като CO2, или въглероден двуокис.
След това остатъкът от молекулата на пирувата, наречена ацетилова група и имаща формулата СН3С (= О), се присъединява към коензим А на мястото, заето преди това от карбоксилната група на пирувата. В процеса NAD+ се намалява до NADH. На молекула глюкоза мостовата реакция е:
2 СН3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 СН3C (= O) CoA + 2 NADH
След моста: Аеробно дишане
Цикъл на Кребс: Местоположението на цикъла на Кребс е в митохондриалната матрица (материалът вътре в мембраните). Тук ацетил КоА се комбинира с молекула с четири въглерода, наречена оксалоацетат, за да създаде шест въглеродна молекула, цитрат. Тази молекула се свързва обратно до оксалоацетат в поредица от стъпки, започвайки цикъла наново.
Резултатът е 2 ATP заедно с 8 NADH и 2 FADH2 (електронни носители) за следващата стъпка.
Електронна транспортна верига: Тези реакции протичат по вътрешната митохондриална мембрана, в която са вградени четири специализирани коензимни групи, наречени Комплекс I до IV. Те използват енергията в електроните на NADH и FADH2, за да стимулират синтеза на АТФ, като кислородът е крайният акцептор на електрони.
Резултатът е 32 до 34 АТФ, като общия енергиен добив от клетъчното дишане е от 36 до 38 АТФ на молекула глюкоза.
