Čtyři fáze buněčného dýchání

Buněčné dýchání je součet různých biochemických prostředků, které eukaryotické organismy používají k extrakci energie konkrétně z jídla glukóza molekuly.

Proces buněčného dýchání zahrnuje čtyři základní fáze nebo kroky: Glykolýza, který se vyskytuje ve všech organismech, prokaryotických a eukaryotických; the mostní reakce, která připravuje půdu pro aerobní dýchání; a Krebsův cyklus a elektronový transportní řetězec, dráhy závislé na kyslíku, které se v mitochondriích vyskytují postupně.

Kroky buněčného dýchání neprobíhají stejnou rychlostí a stejná sada reakcí může u stejného organismu v různých dobách probíhat různou rychlostí. Například by se dalo očekávat, že rychlost glykolýzy ve svalových buňkách se během intenzity výrazně zvýší anaerobní cvičení, při kterém dochází k „kyslíkovému dluhu“, ale kroky aerobního dýchání se nezřetelně nezrychlí, pokud se cvičení neprovádí na aerobní „průběžné“ úrovni intenzity.

Kompletní vzorec buněčného dýchání vypadá mírně odlišně od zdroje ke zdroji, v závislosti na tom, co se autoři rozhodli zahrnout jako smysluplné reaktanty a produkty. Například mnoho zdrojů vynechává nosiče elektronů NAD

Celkově se molekula glukózy se šesti uhlíky přeměňuje na kysličník uhličitý a vodu v přítomnosti kyslíku za vzniku 36 až 38 molekul ATP (adenosintrifosfát„Celoevropská„ energetická měna “buněk). Tato chemická rovnice je reprezentována následující rovnicí:

C₆H₁₂Ó₆ + 6 O.₂ → 6 CO₂ + 12 hodin₂O + 36 ATP

První fáze buněčného dýchání je glykolýza, což je sada deseti reakcí, které nevyžadují kyslík, a proto se vyskytují v každé živé buňce. Prokaryoty (z domén Bacteria a Archaea, dříve nazývané „archaebacteria“) využívají glykolýzu téměř výlučně, vzhledem k tomu, že eukaryoty (zvířata, houby, prvoci a rostliny) jej používají hlavně jako seřizovač pro energeticky lukrativnější reakce aerobní dýchání.

Glykolýza probíhá v cytoplazmě. V „investiční fázi“ procesu se spotřebují dva ATP, protože se k derivátu glukózy přidají dva fosfáty, než se rozdělí na dvě sloučeniny se třemi uhlíky. Ty jsou transformovány do dvou molekul pyruvát, 2 NADH a čtyři ATP pro a čistý zisk dvou ATP.

Druhá fáze buněčného dýchání, přechod nebo mostní reakce, dostane menší pozornost než zbytek buněčného dýchání. Jak název napovídá, bez glykolýzy by neexistoval způsob, jak se dostat z glykolýzy k aerobním reakcím.

V této reakci, ke které dochází v mitochondriích, se dvě molekuly pyruvátu z glykolýzy převádějí na dvě molekuly acetyl koenzymu A (acetyl CoA) se dvěma molekulami CO₂ vznikající jako metabolický odpad. Není produkován žádný ATP.

The Krebsův cyklus netvoří moc energie (dva ATP), ale kombinací dvou uhlíkových molekul acetyl CoA se čtyřmi uhlíkovými molekulami oxaloacetátu a cyklováním výsledný produkt prostřednictvím řady přechodů, které upravují molekulu zpět na oxaloacetát, vytváří osm NADH a dva FADH₂, další elektronový nosič (čtyři NADH a jeden FADH₂ na molekulu glukózy vstupující do buněčného dýchání při glykolýze).

Tyto molekuly jsou potřebné pro elektronový transportní řetězeca během jejich syntézy další čtyři CO₂ molekuly jsou vylučovány z buňky jako odpad.

Čtvrtá a poslední fáze buněčného dýchání je místem, kde dochází k hlavnímu „stvoření“ energie. Elektrony nesené NADH a FADH₂ jsou z těchto molekul taženy enzymy v mitochondriální membrána a používá se k řízení procesu zvaného oxidační fosforylace, při kterém je elektrochemický gradient řízen uvolnění výše zmíněných elektronů zajišťuje přidání fosfátových molekul k ADP za účelem produkce ATP.

Kyslík pro tento krok je zapotřebí, protože je to konečný akceptor elektronů v řetězci. Tím se vytvoří H₂O, takže v tomto kroku pochází voda z rovnice buněčného dýchání.

Celkově se v tomto kroku vytvoří 32 až 34 molekul ATP, v závislosti na tom, jak se sčítá energetický výnos. Tím pádem buněčné dýchání poskytuje celkem 36 až 38 ATP: 2 + 2 + (32 nebo 34).