Rakuhingamine on kogum protsesse, mis tekivad eukarüootsetes rakkudes ATP (adenosiinitrifosfaat) rakuenergia jaoks ja hõlmab nii anaeroobseid kui ka aeroobseid etappe. Üldiselt võib rakuhingamise jagada nelja etappi: Glükolüüs, mis ei vaja hapnikku ja esineb kõigi rakkude mitokondrites, ning aeroobse hingamise kolm etappi, mis kõik esinevad mitokondrites: sild (või üleminek) reaktsioon, Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel reaktsioonid.
Niisiis, kui teil palutakse tuvastada rakuhingamise staadium (või etapid), mis toimub täielikult väljas mitokondritest saate vastata "glükolüüsile" ja sellega teha. Kuid uudishimulike jaoks tekitab see ainult küsimuse: mis täpselt juhtub sees need mitokondrid? See tähendab, mis juhtub tsütoplasmas glükolüüsi siseneva kuue süsinikuga glükoosimolekuli lõpus?
Hingamine prokarüootides vs. Eukarüoodid
Prokarüootsetes rakkudes ei ole sisemembraaniga seotud organellid. Nende DNA hõljub tsütoplasmas vabalt, nagu ka ensüümvalgud, mis on vajalikud glükolüüsi kaasa surumiseks. Seega koosneb kogu nende hingamine glükolüüsist.
Eukarüootsetes rakkudes on sillareaktsioon, Krebsi tsükkel ja elektroni transpordiahel koos moodustavad aeroobse hingamise ja sellisena on raku hingamise kolm viimast etappi kui a tervikuna.
Millised rakuhingamise neljast etapist toimuvad mitokondrites?
Tegelikult võiks parem küsimus küsida, kui tegelete eukarüootsetes rakkudes toimuvate protsesside ja kohtade teadmisega: mitte esineda mitokondrites?
- Suhkru lõhenemine
- Silla reaktsioon
- Krebsi tsükkel
- Elektroni transpordikett
Üks vastus jääb meelde, pidades meeles, et kõik rakud kasutavad glükolüüsi (glükoosi lõhustamine) glükoos kaheks kolme süsinikuga püruvaadi molekuliks), kuid ainult eukarüootsetes rakkudes on organellid, sealhulgas mitokondrid.
Mõnes mõttes on glükolüüs eukarüootide jaoks peaaegu häiriv, tekitades 36–38 ATP rakuhingamisest tervikuna ainult kahte glükoosi molekuli kohta. Lihtsate proportsioonide põhjal võiksite eeldada, et peaaegu kogu rakuhingamine toimub kusagil mitokondrites, ja tegelikult see nii ka on - neljast faasist kolm.
Mitokondrite struktuur ja funktsioon
Mitokondrid on suletud kahekordse plasmamembraaniga, nagu näiteks ümbritsevad rakku tervikuna ja teisi organelle (nt Golgi aparaati). Mitokondrite sisemust, tsütoplasmaga analoogset ruumi, kui mitokondreid võrreldakse rakkudega, nimetatakse maatriks.
Mitokondritel on oma DNA tsütoplasmas, just sealt, kus oleks leitud, kui mitokondrid oleksid endiselt vabalt eksisteerivad bakterid. See kandub edasi ainult munarakkude kaudu, seega ainult emade (ema) esivanemate ja järeltulijate rida.
Rakuline hingamine: faasid ja saidid
Glükolüüs: tsütoplasma faas. Selles kümne reaktsiooni seerias tsütoplasmas, muundatakse glükoos püruvaadi molekulide paariks. tekib kaks ATP-d ja hapnikku pole vaja. Kui hapnik on olemas ja rakk on eukarüootne, viiakse püruvaat mitokondritesse.
Sildreaktsioon: mitokondrite 1. etapp. Püruvaat muudetakse süsinikuaatomi (süsinikdioksiidi, CO2) ja omandades selle asemel koensüümi A molekuli. Atsetüül CoA on oluline metaboolne vaheühend kõigis rakkudes.
Krebsi tsükkel: mitokondrite 2. etapp. Mitokondrite maatriksis moodustati atsetaüül CoA koos nelja süsiniku molekuliga oksaloatsetaadiga, moodustades tsitraadi. Etappide seerias, mis tekitavad kaks ATP-d (üks ATP ülesvoolu oleva püruvaadi molekuli kohta), muundatakse see molekul tagasi oksaloatsetaadiks. Selle käigus elektronkandjad NADH ja FADH2 neid toodetakse ohtralt.
Elektronide transpordiahel: mitokondrite faas 3. Sisemisel mitokondriaalmembraanil kasutatakse Krebsi tsükli elektronkandjaid fosfaatrühmade lisamiseks ADP-le (adenosiindifosfaat) 32 kuni 34 ATP saamiseks. Kokku genereerib seega rakuline hingamine 36 kuni 38 ATP glükoosi molekuli kohta, 34 kuni 36 neist kolmes mitokondriaalses etapis.