Fire stadier af cellulær respiration

Cellulær respiration er summen af ​​de forskellige biokemiske midler, som eukaryote organismer anvender for at ekstrahere energi specifikt fra mad glukose molekyler.

Den cellulære respirationsproces inkluderer fire grundlæggende faser eller trin: Glykolyse, som forekommer i alle organismer, prokaryote og eukaryote; det broreaktion, der sætter scenen for aerob respiration; og Krebs cykler og elektrontransportkædeiltafhængige veje, der forekommer i rækkefølge i mitokondrier.

Trinene med cellulær respiration sker ikke i samme hastighed, og det samme sæt reaktioner kan forløbe med forskellige hastigheder i den samme organisme på forskellige tidspunkter. For eksempel forventes hastigheden af ​​glykolyse i muskelceller at stige kraftigt under intens anaerob træning, der pådrager sig en "iltgæld", men trinene til aerob respiration fremskynder ikke mærkbart, medmindre træning udføres på et aerobt "pay-as-you-go" intensitetsniveau.

Det komplette formel for cellulær respiration

Samlet set omdannes glukosen med seks kulstofmolekyler til kuldioxid og vand i nærvær af ilt til opnåelse af 36 til 38 molekyler ATP (Adenosintrifosfat, cellernes "energivaluta" i hele naturen). Denne kemiske ligning er repræsenteret af følgende ligning:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

Den første fase af cellulær respiration er glykolyse, som er et sæt af ti reaktioner, der ikke kræver ilt og derfor forekommer i hver levende celle. Prokaryoter (fra domænerne Bakterier og Archaea, tidligere kaldet "archaebacteria") bruger glykolyse næsten udelukkende, der henviser til, at eukaryoter (dyr, svampe, protister og planter) bruger det primært som en borddækning for de mere energisk lukrative reaktioner af aerob respiration.

Glykolyse finder sted i cytoplasmaet. I "investeringsfasen" af processen forbruges to ATP, når to fosfater tilsættes til glucosederivatet, før det opdeles i to forbindelser med tre carbonatomer. Disse omdannes til to molekyler af pyruvat, 2 NADH og fire ATP til en nettogevinst på to ATP.

Den anden fase af cellulær respiration, overgang eller broreaktion, får mindre opmærksomhed end resten af ​​cellulær respiration. Som navnet antyder, ville der imidlertid ikke være nogen måde at komme fra glykolyse til de aerobe reaktioner uden uden den.

I denne reaktion, som forekommer i mitokondrierne, omdannes de to pyruvatmolekyler fra glykolyse til to molekyler af acetylcoenzym A (acetyl CoA) med to CO-molekyler₂ produceret som metabolisk affald. Der produceres ingen ATP.

Det Krebs cykler genererer ikke meget energi (to ATP), men ved at kombinere to-carbonmolekylet acetyl CoA med fire-carbonmolekylet oxaloacetat og cykle det resulterende produkt gennem en række overgange, der trimmer molekylet tilbage til oxaloacetat, genererer det otte NADH og to FADH₂, en anden elektronbærer (fire NADH og en FADH₂ pr. glukosemolekyle ind i cellulær respiration ved glykolyse).

Disse molekyler er nødvendige for elektrontransportkædeog i løbet af deres syntese yderligere fire CO₂ molekyler udgydes fra cellen som affald.

Den fjerde og sidste fase af cellulær respiration er hvor den største energi "skabelse" sker. Elektronerne båret af NADH og FADH₂ trækkes fra disse molekyler af enzymer i mitokondrie membran og bruges til at drive en proces kaldet oxidativ phosphorylering, hvor en elektrokemisk gradient drevet af frigivelsen af ​​de ovennævnte elektroner styrker tilsætningen af ​​phosphatmolekyler til ADP for at producere ATP.

Ilt kræves til dette trin, da det er den sidste elektronacceptor i kæden. Dette skaber H₂O, så dette trin er, hvor vandet i den cellulære respirationsligning kommer fra.

I alt genereres 32 til 34 molekyler ATP i dette trin afhængigt af hvordan energiområdet opsummeres. Dermed cellulær respiration giver i alt 36 til 38 ATP: 2 + 2 + (32 eller 34).