Neli rakuhingamise etappi

Rakuhingamine on erinevate biokeemiliste vahendite summa, mida eukarüootsed organismid ekstraheerimiseks kasutavad energia toidust, täpsemalt glükoos molekulid.

Rakuline hingamisprotsess sisaldab nelja põhietappi või etappi: Glükolüüs, mis esineb kõigis organismides, prokarüootne ja eukarüootne; silla reaktsioon, mis rikub lava aeroobse hingamise jaoks; ja Krebsi tsükkel ja elektronide transpordiahel, hapnikust sõltuvad rajad, mis esinevad järjest mitokondrites.

Rakuhingamise etapid ei toimu sama kiirusega ja sama reaktsioonikomplekt võib kulgeda erineva kiirusega samas organismis eri aegadel. Näiteks eeldatakse, et lihasrakkude glükolüüsi kiirus intensiivsel ajal oluliselt suureneb anaeroobne treening, mis tekitab küll "hapnikuvõlga", kuid aeroobse hingamise etapid ei kiirene märgatavalt, kui treeningut ei tehta aeroobsel, "maksta kui sa lähed" intensiivsusel.

Täielik rakulise hingamise valem näeb allikatelt veidi erinev välja, sõltuvalt sellest, mida autorid otsustavad lisada sisukate reagentide ja toodetena. Näiteks jätavad paljud allikad välja elektronkandjad NAD

Üldiselt muundatakse kuue süsinikusisaldusega suhkru molekuli glükoos hapniku manulusel süsinikdioksiidiks ja veeks, et saada 36 kuni 38 ATP molekuli (adenosiinitrifosfaat, rakkude kogu loodust hõlmav "energiavaluuta"). Seda keemilist võrrandit esindab järgmine võrrand:

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

Rakulise hingamise esimene etapp on glükolüüs, mis on kümnest reaktsioonist koosnev komplekt, mis ei vaja hapnikku ja seega toimub igas elusrakus. Prokarüoodid (domeenidest Bacteria ja Archaea, varem nimetatud "archaebacteria") kasutavad glükolüüsi peaaegu eranditult, arvestades, et eukarüootid (loomad, seened, protistid ja taimed) kasutavad seda peamiselt energeetiliselt tulusamate reaktsioonid aeroobne hingamine.

Glükolüüs toimub tsütoplasmas. Protsessi "investeerimisfaasis" tarbitakse kaks ATP-d, kuna enne fosfaatide lisamist glükoosi derivaadile lisatakse kaks fosfaati, enne kui see jaguneb kaheks kolm süsinikühendiks. Need muundatakse kaheks molekuliks püruvaat, 2 NADH ja neli ATP-d kahe ATP puhaskasum.

Rakulise hingamise teine ​​etapp, üleminek või silla reaktsioon, saab vähem tähelepanu kui ülejäänud rakuhingamine. Nagu nimigi ütleb, poleks ilma selleta kuidagi võimalik glükolüüsist jõuda aeroobsete reaktsioonideni.

Selles mitokondrites toimuvas reaktsioonis muudetakse glükolüüsil olevad kaks püruvaadi molekuli kaheks atsetüülkoensüümi A (atsetüül CoA) molekuliks, milles on kaks CO₂ toodetud metaboolsete jäätmetena. ATP-d ei toodeta.

The Krebsi tsükkel ei tooda palju energiat (kaks ATP-d), kuid kombineerides kahe süsiniku molekuli atsetüül CoA nelja süsiniku molekuliga oksaloatsetaadiga ja saadud produkt läbi rea üleminekuid, mis trimmivad molekuli tagasi oksaloatsetaadiks, see tekitab kaheksa NADH-i ja kaks FADH-i₂, veel üks elektronkandja (neli NADH ja üks FADH₂ glükoosimolekuli kohta, mis siseneb glükolüüsil rakuhingamisse).

Neid molekule on vaja elektronide transpordiahelja nende sünteesi käigus veel neli CO-d₂ molekulid eralduvad rakust jäätmetena.

Rakulise hingamise neljas ja viimane etapp on see, kus tehakse peamine energia "loomine". Elektronid, mida kannavad NADH ja FADH₂ on nendest molekulidest tõmmatud ensüümide kaudu mitokondriaalne membraan ja kasutatakse oksüdatiivse fosforüülimise protsessi juhtimiseks, kus elektrokeemiline gradiend juhib ülalnimetatud elektronide vabanemine annab fosfaatmolekulide lisamiseks ADP-le tootmiseks ATP.

Hapnik on selle sammu jaoks vajalik, kuna see on ahela viimane elektronide aktseptor. See loob H₂O, seega tuleb sellest etapist vesi rakuhingamise võrrandis.

Kokku genereeritakse selles etapis 32 kuni 34 ATP molekuli, sõltuvalt sellest, kuidas energia saagis summeeritakse. Seega rakuline hingamine annab kokku 36 kuni 38 ATP-d: 2 + 2 + (32 või 34).