Solut ovat mikroskooppisia, monikäyttöisiä säiliöitä, jotka edustavat pienimpiä jakamattomia elämän yksiköitä siinä mielessä, että ne ilmentävät lisääntymistä, aineenvaihduntaa ja muita "elintärkeitä" ominaisuuksia. Itse asiassa, koska prokaryoottiset organismit (bakteerien ja Archaea-luokitusalueiden jäsenet) koostuvat melkein aina yhdestä solusta, monet erilliset solut ovat kirjaimellisesti elossa.
Solut käyttävät molekyyliä, jota kutsutaan adenosiinitrifosfaatiksi tai ATP: ksi polttoaineen lähteenä. Prokaryootit luottaa yksinomaan glykolyysi - glukoosin hajoaminen pyruvaatiksi - poluksi ATP: n syntetisoimiseksi; tämä prosessi tuottaa yhteensä 2 ATP glukoosimolekyyliä kohti.
Verrattuna, eukaryootit - eläimet, kasvit ja sienet - ovat molemmat huomattavasti suurempia ja niillä on paljon monimutkaisempia yksittäisiä soluja kuin prokaryootit, mikä tekee glykolyysistä yksin riittämätön niiden energiantarpeen kannalta. Siellä soluhengitys, glukoosin täydellinen hajoaminen molekyylisen hapen (O2) hiilidioksidiksi (CO2) ja vesi (H2O) ATP: n muodostamiseksi tulee sisään.
Lue lisää mitä soluhengitys on.
Solun aineenvaihdunnan terminologia
Soluhengitysprosessi tapahtuu eukaryooteissa ja se kattaa teknisesti glykolyysin, Krebs-sykli ja elektronikuljetusketju (ETC). Tämä johtuu siitä, että kaikki solut käsittelevät aluksi glukoosia samalla tavalla - ajamalla se glykolyysin läpi. Sitten prokaryooteissa pyruvaatti voi vain mennä fermentaatioon, mikä sallii glykolyysin jatkua "ylävirtaan" NAD-nimisen välituotteen regeneroinnin kautta.+.
Koska eukaryootit voivat käyttää happea, pyruvaatin hiilimolekyylit pääsevät Krebs-sykliin asetyyli-CoA: ksi ja lopulta lähtevät ETC: stä hiilidioksidina (CO2). Kiinnostavat soluhengitystuotteet ovat 34-36 ATP, jotka syntyvät Krebsin syklissä ja ETC yhdessä - kaksi soluhengityksen osaa, jotka lasketaan aerobinen ("hapen kanssa") hengitys.
Soluhengityksen reaktiot
Koko soluhengitysprosessin täydellinen, tasapainoinen reaktio voidaan esittää seuraavasti:
C6H12O6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~ 38 ATP
Pelkkä glykolyysi, sytoplasmassa esiintyvä anaerobisen hengityksen muoto, koostuu reaktiosta:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2O
Eukaryooteissa a siirtymäreaktio mitokondrioissa tuottaa asetyylikoentsyymi A (asetyyli-CoA) Krebs-syklille:
2 CH3(C = O) COOH + 2 NAD+ + 2 koentsyymi A → 2 asetyyli-CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
CO2 sitten siirtyy Krebsin sykliin liittymällä oksaloasetaattiin.
Soluhengityksen vaiheet
Soluhengitys alkaa glykolyysillä, joka on 10 reaktion sarja, jossa glukoosimolekyyli on fosforyloitu kahdesti (eli siinä on kaksi fosfaattiryhmää kiinnittyneenä eri hiileen) käyttämällä 2 ATP: tä ja jaettu sitten kahteen kolmihiiliseen yhdisteeseen, jotka kukin saanto 2 ATP matkalla pyruvaatin muodostumiseen. Siten glykolyysi tuottaa 2 ATP: tä suoraan glukoosimolekyyliä kohti sekä kaksi elektronikantajan NADH-molekyyliä, jolla on vahva rooli alavirtaan ETC: ssä.
Krebs-syklissä CO2 ja nelihiilinen yhdiste oksaloasetaatti liittyä muodostamaan kuuden hiilen molekyyli sitraatti. Sitraatti pelkistetään vähitellen jälleen oksaloasetaatiksi, jolloin kehrää CO-paria2 molekyylejä ja myös 2 ATP: tä CO: ta kohti2 molekyyli, joka tulee sykliin, tai 4 ATP glukoosia kohti molekyyli kaukana ylävirtaan. Vielä tärkeämpää on, että yhteensä 6 NADH ja 2 FADH2 (toinen elektronikantaja) syntetisoidaan.
Lopuksi NADH: n ja FADH: n elektronit2 (toisin sanoen niiden vetyatomit) riisutaan elektroninsiirtoketjun entsyymien avulla ja käytetään fosfaattien kiinnittymisen ADP: hen tuottamiseen, jolloin saadaan paljon ATP: tä - kaikkiaan noin 32. Vettä vapautuu myös tässä vaiheessa. Siten glykolyysistä, Krebsin syklistä ja ETC: stä saatu soluhengityksen suurin ATP-saanto on 2 + 4 + 32 = 38 ATP glukoosimolekyyliä kohti.
Lue lisää soluhengityksen neljästä vaiheesta.