Τα μέσα με τα οποία τα κύτταρα ενός ζωντανού υλικού εξάγουν ενέργεια από τους δεσμούς σε οργανικά μόρια εξαρτώνται από τον τύπο του οργανισμού που μελετάται.
Προκαρυώτες (οι περιοχές βακτηρίων και Archaea) περιορίζονται στην αναερόβια αναπνοή επειδή δεν μπορούν να κάνουν χρήση οξυγόνου. Ευκαρυώτες (ο τομέας Ευκαρυώτα, ο οποίος περιλαμβάνει ζώα, φυτά, πρωτεΐνες και μύκητες) ενσωματώνει οξυγόνο στα δικά τους μεταβολικές διεργασίες και ως αποτέλεσμα μπορεί να ληφθεί πολύ περισσότερη τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) ανά μόριο καυσίμου που εισέρχεται Σύστημα.
Όλα τα κύτταρα, ωστόσο, χρησιμοποιούν τη σειρά αντιδράσεων δέκα βημάτων συλλογικά γνωστών ως γλυκόλυση. Στα προκαρυωτικά, αυτό είναι συνήθως το μόνο μέσο απόκτησης ΑΤΡ, του λεγόμενου «ενεργειακού νομίσματος» όλων των κυττάρων.
Στα ευκαρυωτικά, είναι το πρώτο βήμα στην κυτταρική αναπνοή, η οποία περιλαμβάνει επίσης δύο αερόβιες οδούς: το Κύκλος Krebs και το αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Αντίδραση γλυκόλυσης
Το συνδυασμένο τελικό προϊόν της γλυκόλυσης είναι δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος ανά μόριο γλυκόζης που εισέρχονται στη διαδικασία, συν δύο μόρια ΑΤΡ και δύο NADH, ο λεγόμενος φορέας ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας.
Η πλήρης καθαρή αντίδραση της γλυκόλυσης είναι:
ντο6Η12Ο6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 Η+
Η ετικέτα "net" είναι κρίσιμη εδώ, γιατί στην πραγματικότητα, χρειάζονται δύο ATP στο πρώτο μέρος της γλυκόλυσης για τη δημιουργία των συνθηκών που απαιτούνται για το δεύτερο μέρος, στο οποίο δημιουργούνται τέσσερις ATP για να φέρει τον συνολικό ισολογισμό σε ένα συν-δύο στη στήλη ATP.
Βήματα Γλυκόλυσης
Κάθε στάδιο της γλυκόλυσης καταλύεται από ένα συγκεκριμένο ένζυμο, όπως συνηθίζεται όλες οι κυτταρικές μεταβολικές αντιδράσεις. Όχι μόνο κάθε αντίδραση επηρεάζεται από ένα ένζυμο, αλλά κάθε ένζυμο που εμπλέκεται είναι ειδικό για την εν λόγω αντίδραση. Ως εκ τούτου, υπάρχει μια σχέση αντιδραστηρίου-ενζύμου ένας προς έναν.
Η γλυκόλυση χωρίζεται συνήθως σε δύο φάσεις που δείχνουν την ενεργειακή ροή που εμπλέκεται.
Επενδυτική φάση: Οι τέσσερις πρώτες αντιδράσεις της γλυκόλυσης περιλαμβάνουν τη φωσφορυλίωση της γλυκόζης αφού εισέλθει στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων. την αναδιάταξη αυτού του μορίου σε ένα άλλο σάκχαρο έξι-άνθρακα (φρουκτόζη) · η φωσφορυλίωση αυτού του μορίου σε διαφορετικό άνθρακα για να δώσει μια ένωση με δύο φωσφορικές ομάδες · ο διαχωρισμός αυτού του μορίου σε ένα ζεύγος ενδιάμεσων τριών άνθρακα, το καθένα με τη δική του φωσφορική ομάδα συνδεδεμένη.
Φάση αποπληρωμής: Μία από τις δύο ενώσεις τριών-άνθρακα που φέρουν φωσφορικό άλας που δημιουργούνται στο διαχωρισμό της φρουκτόζης-1,6-διφωσφορικής, φωσφορικής διϋδροξυακετόνης (DHAP), είναι μετατρέπεται στο άλλο, γλυκεραλδεϋδη-3-φωσφορικό (G3P), που σημαίνει ότι υπάρχουν δύο μόρια G3P σε αυτό το στάδιο για κάθε μόριο γλυκόζης που εισέρχεται γλυκόλυση.
Στη συνέχεια, αυτά τα μόρια φωσφορυλιώνονται, και στα επόμενα διάφορα στάδια, τα φωσφορικά αφαιρούνται και χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ΑΤΡ καθώς τα μόρια τριών άνθρακα αναδιατάσσονται σε πυροσταφυλικό. Στην πορεία, δύο NADH δημιουργούνται από το NAD+, ένα ανά μόριο τριών-άνθρακα.
Έτσι, η καθαρή αντίδραση παραπάνω είναι ικανοποιημένη και τώρα μπορείτε να απαντήσετε με βεβαιότητα στην ερώτηση, "Στο τέλος της γλυκόλυσης, ποια μόρια λαμβάνονται;"
Μετά τη γλυκόλυση
Παρουσία οξυγόνου σε ευκαρυωτικά κύτταρα, το πυροσταφυλικό κλείνει στα οργανίδια που ονομάζονται μιτοχόνδρια, που αφορούν όλα αερόβια αναπνοή. Το πυροσταφυλικό εκχωρείται από άνθρακα, ο οποίος εξέρχεται από τη διαδικασία με τη μορφή του αποβλήτου διοξειδίου του άνθρακα (CO2), και άφησε πίσω του ως ακετυλο συνένζυμο Α.
Κύκλος Krebs: Στη μιτοχονδριακή μήτρα, το ακετύλιο CoA συνδυάζεται με την οξαοξική ένωση τεσσάρων άνθρακα για να δώσει το κιτρικό μόριο έξι-άνθρακα. Αυτό το μόριο εκχυλίζεται προς το οξαλοξικό, με την απώλεια δύο CO2 και το κέρδος ενός ATP, τριών NADH και ενός FADH2 (άλλος φορέας ηλεκτρονίων) ανά στροφή του κύκλου.
Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να διπλασιάσετε αυτούς τους αριθμούς για να λάβετε υπόψη το γεγονός ότι δύο ακετυλο CoA εισέρχονται στο Κύκλος Krebs ανά μόριο γλυκόζης που εισέρχεται στη γλυκόλυση.
Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων: Σε αυτές τις αντιδράσεις, που εμφανίζονται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη, τα άτομα υδρογόνου (ηλεκτρόνια) από τους προαναφερθέντες φορείς ηλεκτρονίων αφαιρούνται τα μόρια φορέα τους που χρησιμοποιούνται για να οδηγήσουν τη σύνθεση ενός μεγάλου ATP, περίπου 32 έως 34 ανά «ανοδική» γλυκόζη μόριο.