Κυτταρική αναπνοή είναι ένα σύνολο διαδικασιών που συμβαίνουν σε ευκαρυωτικά κύτταρα που δημιουργεί ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) για κυτταρική ενέργεια και περιλαμβάνει τόσο αναερόβια όσο και αερόβια στάδια. Γενικά, η κυτταρική αναπνοή μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα στάδια: Γλυκόλυση, το οποίο δεν απαιτεί οξυγόνο και εμφανίζεται στα μιτοχόνδρια όλων των κυττάρων, και τα τρία στάδια της αερόβιας αναπνοής, όλα συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια: γέφυρα (ή μετάβαση) αντίδραση, ο Κύκλος Krebs και το αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων αντιδράσεις.
Έτσι, εάν σας ζητηθεί να προσδιορίσετε το στάδιο (ή τα στάδια) της κυτταρικής αναπνοής που συμβαίνει εντελώς εξω απο από τα μιτοχόνδρια, μπορείτε να απαντήσετε στη "γλυκόλυση" και να το κάνετε με αυτό. Αλλά για τους περίεργους, αυτό προκαλεί μόνο το ερώτημα: Τι ακριβώς συμβαίνει μέσα αυτά τα μιτοχόνδρια; Δηλαδή, τι συμβαίνει στο τέλος με ένα μόριο γλυκόζης έξι-άνθρακα που εισέρχεται στη γλυκόλυση στο κυτταρόπλασμα;
Αναπνοή σε προκαρυώτες εναντίον Ευκαρυώτες
Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν καμία εσωτερική μεμβράνη
οργανίδια. Το DNA τους επιπλέει ελεύθερα στο κυτόπλασμα, όπως και οι ενζυμικές πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για την ώθηση της γλυκόλυσης. Έτσι το σύνολο της αναπνοής τους αποτελείται από γλυκόλυση.Σε ευκαρυωτικά κύτταρα, η αντίδραση γέφυρας, ο κύκλος Krebs και η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων μαζί αποτελούν αερόβια αναπνοή, και ως τέτοια είναι τα τελευταία τρία βήματα στην κυτταρική αναπνοή ως ολόκληρος.
Ποιο από τα τέσσερα βήματα της κυτταρικής αναπνοής συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια;
Στην πραγματικότητα, μια καλύτερη ερώτηση που πρέπει να κάνετε, εάν είστε στην επιχείρηση να μάθετε ποιες διαδικασίες συμβαίνουν και πού συμβαίνουν σε ευκαρυωτικά κύτταρα, μπορεί να είναι: Ποιο από τα παρακάτω κάνει δεν εμφανίζονται στα μιτοχόνδρια;
- Ο διαχωρισμός μιας ζάχαρης
- Η αντίδραση της γέφυρας
- Ο Κύκλος Krebs
- Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων
Η απάντηση, θυμόμαστε, έχοντας κατά νου ότι όλα τα κύτταρα χρησιμοποιούν τη γλυκόλυση (ο διαχωρισμός του γλυκόζη σε δύο μόρια πυροσταφυλικού τριών άνθρακα), αλλά μόνο τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν οργανίδια, συμπεριλαμβανομένων μιτοχόνδρια.
Επίσης, κατά κάποιο τρόπο, για τους ευκαρυώτες, η γλυκόλυση είναι σχεδόν ενόχληση, εξυπηρετώντας μόνο δύο από τις 36 έως 38 ΑΤΡ κυτταρική αναπνοή ως σύνολο παράγει ανά μόριο γλυκόζης. Με βάση απλές αναλογίες, θα περιμένατε σχεδόν όλη την κυτταρική αναπνοή να συμβεί κάπου στα μιτοχόνδρια, και αυτό στην πραγματικότητα συμβαίνει - τρεις από τις τέσσερις φάσεις.
Δομή και λειτουργία των μιτοχονδρίων
Τα μιτοχόνδρια περικλείονται σε μία διπλή μεμβράνη πλάσματος, όπως αυτή που περικλείει το κύτταρο ως σύνολο και άλλα οργανίδια (π.χ., η συσκευή Golgi). Το εσωτερικό των μιτοχονδρίων, ένας χώρος ανάλογος με το κυτταρόπλασμα εάν τα μιτοχόνδρια παρομοιάζονται με κύτταρα, ονομάζεται μήτρα.
Τα μιτοχόνδρια έχουν το δικό τους DNA, στο κυτταρόπλασμα, ακριβώς όπου θα μπορούσε να βρεθεί εάν τα μιτοχόνδρια ήταν ακόμη ελεύθερα βακτήρια. Μεταδίδεται μόνο μέσω κυττάρων ωαρίων, οπότε μόνο μέσω της μητρικής γραμμής προγόνων και απογόνων.
Κυτταρική αναπνοή: Φάσεις και ιστότοποι
Γλυκόλυση: Φάση κυτοπλάσματος. Σε αυτήν τη σειρά δέκα αντιδράσεων στο κυτταρόπλασμα, η γλυκόζη μεταμορφώνεται σε ένα ζευγάρι μορίων πυροσταφυλικού. παράγονται δύο ATP και δεν απαιτείται οξυγόνο. Εάν υπάρχει οξυγόνο και το κύτταρο είναι ευκαρυωτικό, το πυροσταφυλικό διοχετεύεται στα μιτοχόνδρια.
Αντίδραση γέφυρας: Μιτοχόνδρια Φάση 1. Το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε ακετύλιο συνένζυμο Α χάνοντας ένα άτομο άνθρακα (με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα, CO2και απόκτηση ενός μορίου συνενζύμου Α στη θέση του. Το Acetyl CoA είναι ένα σημαντικό μεταβολικό ενδιάμεσο σε όλα τα κύτταρα.
Κύκλος Krebs: Μιτοχόνδρια Φάση 2. Στη μιτοχονδριακή μήτρα, το ακετύλιο CoA συνδυάστηκε με το μόριο τεσσάρων άνθρακα οξαλοξικό για να σχηματίσει κιτρικό άλας. Σε μια σειρά βημάτων που παράγουν δύο ATP (ένα ATP ανά ανάντη πυροσταφυλικό μόριο), αυτό το μόριο μετατρέπεται πίσω σε οξαλοξικό. Στη διαδικασία, οι φορείς ηλεκτρονίων NADH και FADH2 παράγονται σε αφθονία.
Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων: Μιτοχόνδρια Φάση 3. Στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, οι φορείς ηλεκτρονίων από τον κύκλο Krebs χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία της προσθήκης φωσφορικών ομάδων στο ADP (διφωσφορική αδενοσίνη) για την παραγωγή 32 έως 34 ATP. Συνολικά, δημιουργείται έτσι κυτταρική αναπνοή 36 έως 38 ATP ανά μόριο γλυκόζης, 34 έως 36 από αυτά στα τρία μιτοχονδριακά στάδια.