Was sind die beiden Prozesse, die ATP produzieren?

Der Grund, warum Sie essen, besteht darin, letztendlich ein Molekül namensmolecule zu bilden ATP (Adenosintriphosphat), damit Ihre Zellen die Möglichkeit haben, sich selbst und damit auch Sie mit Strom zu versorgen. Der Grund für das Atmen ist nicht zufällig, dass Sauerstoff benötigt wird, um die maximale Menge an Zellenergie aus den Vorläufern des Glucose Moleküle in dieser Nahrung.

Der Prozess, mit dem menschliche Zellen ATP erzeugen, wird Zellatmung genannt. Es führt zur Bildung von 36 bis 38 ATP pro Glukosemolekül. Es besteht aus einer Reihe von Stadien, die im Zellzytoplasma beginnen und sich zu den Mitochondrien, den "Kraftwerken" eukaryontischer Zellen, bewegen. Die beiden ATP-produzierenden Prozesse können als Glykolyse (der anaerobe Teil) gefolgt von der aeroben Atmung (der sauerstoffbedürftigen Teil) angesehen werden.

Chemisch gesehen ist ATP ein Nukleotid. Nukleotide sind auch die Bausteine ​​der DNA. Alle Nukleotide bestehen aus einem Zuckeranteil mit fünf Kohlenstoffatomen, einer stickstoffhaltigen Base und ein bis drei Phosphatgruppen. Die Base kann entweder Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G), Thymin (T) oder Uracil (U) sein. Wie aus dem Namen hervorgeht, ist die Base in ATP Adenin und enthält drei Phosphatgruppen.

Wenn ATP "gebaut" wird, ist sein unmittelbarer Vorläufer ADP (Adenosindiphosphat), das selbst kommt von AMP (Adenosinmonophosphat). Der einzige Unterschied zwischen den beiden ist die dritte Phosphatgruppe, die an die Phosphat-Phosphat-"Kette" in ADP gebunden ist. Das verantwortliche Enzym heißt ATP-Synthase.

Wenn ATP von der Zelle "verbraucht" wird, lautet der Name der ATP-zu-ADP-Reaktion Hydrolyse, da Wasser verwendet wird, um die Bindung zwischen den beiden endständigen Phosphatgruppen aufzubrechen. Eine einfache Gleichung zur Neubildung von ATP aus seinen Nukleotidverwandten lautet ADP + P_ich, oder sogar AMP + 2 P_ich. wo P_ich ist anorganisches (d. h. nicht an ein kohlenstoffhaltiges Molekül gebundenes) Phosphat.

Die Zellatmung findet nur bei Eukaryoten statt, die die vielzellige, größere und komplexere Antwort der Natur auf die einzelligen Prokaryoten sind. Der Mensch gehört zu den ersteren, während Bakterien die letzteren bevölkern. Der Prozess verläuft in vier Phasen: Glykolyse, das auch in Prokaryonten vorkommt und keinen Sauerstoff benötigt; das Brückenreaktion; und die beiden Reaktionssätze der aeroben Atmung, die Krebs Zyklus und der Elektronentransportkette.

Um die Glykolyse zu starten, hat ein Glukosemolekül, das über die Plasmamembran in die Zelle diffundiert ist, ein Phosphat an eines seiner Kohlenstoffatome. Es wird dann zu einem Fructosemolekül umgelagert, wobei an diesem Punkt eine zweite Phosphatgruppe an ein anderes Kohlenstoffatom gebunden wird. Das resultierende doppelt phosphorylierte Sechs-Kohlenstoff-Molekül wird in zwei Drei-Kohlenstoff-Moleküle gespalten. Diese Phase kostet zwei ATP.

Im zweiten Teil der Glykolyse werden die Drei-Kohlenstoff-Moleküle in einer Reihe von Schritten in Pyruvat, während in der Zwischenzeit zwei Phosphate hinzugefügt werden und dann alle vier entfernt und zu ADP hinzugefügt werden, um zu bilden ATP. Diese Phase produziert vier ATP,wodurch die Nettoausbeute an Glykolyse zwei ATP.

Die Brückenreaktion in den Mitochondrien macht das Pyruvat-Molekül einsatzbereit, indem einer seiner Kohlenstoffe und zwei Sauerstoffe entfernt werden, um Acetat zu erhalten, das dann an Coenzym A Acetyl-CoA zu bilden.

Das Zwei-Kohlenstoff-Acetyl-CoA wird zu einem Vier-Kohlenstoff-Molekül, Oxalacetat, hinzugefügt, um die Reaktionen in Gang zu bringen. Das resultierende Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen wird schließlich zu Oxalacetat reduziert (daher "Zyklus" im Titel); ein Reaktant ist auch ein Produkt). Dabei werden zwei ATP und 10 Moleküle, bekannt als Elektronenüberträger (acht NADH und zwei FADH₂) werden produziert.

In der Endphase der Zellatmung und der zweiten aeroben Phase kommen die verschiedenen energiereichen Elektronenträger zum Einsatz. Ihre Elektronen werden von Enzymen abgespalten, die in die Mitochondrienmembran eingebettet sind, und ihre Energie ist wird verwendet, um die Addition von Phosphatgruppen an ADP zu betreiben, um ATP zu bilden, ein Prozess, der als oxidativ bezeichnet wird Phosphorylierung. Sauerstoff ist am Ende der letzte Elektronenakzeptor.

Das Ergebnis sind 32 bis 34 ATP, was bedeutet, dass durch Zugabe von jeweils zwei ATP aus der Glykolyse und dem Krebs-Zyklus, Zellatmung produziert 36 bis 38 ATP pro Glucosemolekül.