Role enzymů v buněčném dýchání

Buněčné dýchání je proces, při kterém buňky přeměňují glukózu (cukr) na oxid uhličitý a vodu. V tomto procesu je energie ve formě molekuly nazývána adenosintrifosfátnebo ATP. Protože k zajištění této reakce je vyžadován kyslík, je buněčné dýchání také považováno za typ „Hořící“ reakce, při které se organická molekula (glukóza) oxiduje nebo spaluje a uvolňuje energii v proces.

Buňky vyžadují energii ATP k provádění všech funkcí nezbytných pro život. Kolik ATP však potřebujeme? Pokud by naše vlastní buňky nenahrazovaly ATP neustále buněčným dýcháním, spotřebovali bychom téměř celou naši tělesnou hmotnost v ATP za jeden den.

Buněčné dýchání probíhá ve třech krocích: glykolýza, cyklus kyseliny citronové a oxidační fosforylace.

Enzymy jsou proteiny, které katalyzují nebo ovlivňují rychlost chemických reakcí, aniž by se samy v procesu měnily. Specifické enzymy katalyzují každou buněčnou reakci.

Hlavní úlohou enzymů během respirační reakce je napomáhat přenosu elektronů z jedné molekuly do druhé. Tyto převody se nazývají „redoxní“ reakce, kdy se ztráta elektronů z jedné molekuly (oxidace) musí shodovat s přidáním elektronů k jiné látce (redukce).

Tento první krok respirační reakce probíhá v cytoplazmanebo tekutina buňky. Glykolýza se skládá z devíti samostatných chemických reakcí, z nichž každá je katalyzována specifickým enzymem.

Klíčovými hráči v glykolýze jsou enzym dehydrodgenáza a koenzym (nebílkovinový pomocník) zvaný NAD +. Dehydrodgenáza oxiduje glukózu tím, že z ní odstraní dva elektrony a přenese je do NAD +. V procesu se glukóza „rozdělí“ na dvě molekuly pyruvátu, které pokračují v reakci.

Druhý krok respirační reakce probíhá uvnitř buněčné organely zvané mitochondrie, které se díky své roli ve výrobě ATP nazývají „energetické továrny“ pro tuto buňku.

Těsně předtím, než začne cyklus kyseliny citronové, je pyruvát pro reakci „upraven“ přeměnou na vysokoenergetickou látku zvanou acetyl koenzym A nebo acetyl-CoA.

Specifické enzymy umístěné v mitochondriích poté napájejí mnoho reakcí, které tvoří kyselinu citrónovou cyklu (také známém jako Krebsův cyklus) přeskupením chemických vazeb a účastí ve více redoxu reakce.

Po dokončení tohoto kroku molekuly nesoucí elektrony opouštějí cyklus kyseliny citronové a zahájí třetí krok.

Posledním krokem reakce dýchání, nazývané také elektronový transportní řetězec, je místo, kde se pro buňku vyplácí energie. Během tohoto kroku kyslík pohání řetězec pohybu elektronů přes membránu mitochondrií. Tento přenos elektronů podporuje schopnost enzymu ATP syntázy produkovat 38 molekul ATP.