Neljä soluhengityksen vaihetta

Soluhengitys on niiden eri biokemiallisten keinojen summa, joita eukaryoottiset organismit käyttävät uuttamiseen energiaa erityisesti ruoasta glukoosi molekyylejä.

Soluhengitysprosessi sisältää neljä perusvaihetta tai vaihetta: Glykolyysi, jota esiintyy kaikissa eliöissä, prokaryoottinen ja eukaryoottinen; sillan reaktio, joka estää aerobista hengitystä; ja Krebs-sykli ja elektronien siirtoketju, hapesta riippuvat reitit, joita esiintyy peräkkäin mitokondrioissa.

Soluhengityksen vaiheet eivät tapahdu samalla nopeudella, ja samat reaktiot voivat edetä eri nopeuksilla samassa organismissa eri aikoina. Esimerkiksi glykolyysinopeuden lihassoluissa odotetaan kasvavan voimakkaasti voimakkaan aikana anaerobinen liikunta, josta syntyy "happivelka", mutta aerobisen hengityksen vaiheet eivät nopeudu tuntuvasti, ellei liikuntaa suoriteta aerobisella, "pay-as-you-go" -intensiteettitasolla.

Täydellinen soluhengityskaava näyttää hieman erilaiselta lähteeltä, riippuen siitä, mitä kirjoittajat päättävät sisällyttää merkityksellisiin reagensseihin ja tuotteisiin. Esimerkiksi monet lähteet jättävät pois elektronikantajat NAD

Kaiken kaikkiaan kuuden hiilen sokerimolekyyliglukoosi muuttuu hiilidioksidiksi ja vedeksi hapen läsnä ollessa, jolloin saadaan 36-38 ATP-molekyyliä (adenosiinitrifosfaatti, solujen luonnollinen "energiavaluutta"). Tätä kemiallista yhtälöä edustaa seuraava yhtälö:

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

Soluhengityksen ensimmäinen vaihe on glykolyysi, joka on joukko kymmenestä reaktiosta, jotka eivät vaadi happea ja esiintyvät siten jokaisessa elävässä solussa. Prokaryootit (bakteerien ja arkkien alueista, joita aiemmin kutsuttiin "arkeebakteereiksi") käyttävät glykolyysiä melkein yksinomaan, ottaa huomioon, että eukaryootit (eläimet, sienet, protistit ja kasvit) käyttävät sitä pääasiassa taulukon asettajana energeettisesti kannattavammille reaktiot aerobinen hengitys.

Glykolyysi tapahtuu sytoplasmassa. Prosessin "investointivaiheessa" kulutetaan kaksi ATP: tä, kun kaksi fosfaattia lisätään glukoosijohdannaiseen, ennen kuin se jaetaan kahteen kolmihiiliseen yhdisteeseen. Nämä muunnetaan kahdeksi molekyyliksi pyruvaatti, 2 NADH ja neljä ATP: tä a: lle kahden ATP: n nettovoitto.

Soluhengityksen toinen vaihe, siirtyminen tai sillan reaktio, saa vähemmän huomiota kuin muu soluhengitys. Kuten nimestä käy ilmi, glykolyysistä ei olisi mitään tapaa päästä ilman sitä tapahtuviin aerobisiin reaktioihin.

Tässä mitokondrioissa tapahtuvassa reaktiossa glykolyysissä olevat kaksi pyruvaattimolekyyliä muutetaan kahdeksi asetyylikoentsyymi A: n (asetyyli-CoA) molekyyliksi kahdella CO-molekyylillä₂ tuotetaan metabolisena jätteenä. ATP: tä ei tuoteta.

Krebs-sykli ei tuota paljon energiaa (kaksi ATP: tä), mutta yhdistämällä kahden hiilen molekyyli asetyyli CoA neljän hiilen molekyylin oksaloasetaattiin ja pyörittämällä tuloksena olevan tuotteen läpi siirtymäsarjaa, joka leikkaa molekyylin takaisin oksaloasetaatiksi, se tuottaa kahdeksan NADH ja kaksi FADH₂, toinen elektronikantaja (neljä NADH ja yksi FADH₂ glukoosimolekyyliä kohti, joka tulee soluhengitykseen glykolyysin aikana).

Näitä molekyylejä tarvitaan elektronien siirtoketjuja niiden synteesin aikana vielä neljä CO: ta₂ molekyylit irtoavat solusta jätteenä.

Soluhengityksen neljäs ja viimeinen vaihe tehdään siellä, missä pääenergian "luominen" tapahtuu. NADH: n ja FADH: n kuljettamat elektronit₂ entsyymit vedetään näistä molekyyleistä mitokondrioiden kalvo ja käytetään oksidatiivisen fosforylaation kutsutun prosessin ajamiseksi, jossa sähkökemiallinen gradientti ohjaa edellä mainittujen elektronien vapautuminen antaa mahdollisuuden lisätä fosfaattimolekyylejä ADP: hen tuottaakseen ATP.

Happi tarvitaan tässä vaiheessa, koska se on ketjun viimeinen elektronin vastaanottaja. Tämä luo H: n₂O, joten solujen hengitysyhtälön vesi tulee tästä vaiheesta.

Kaiken kaikkiaan tässä vaiheessa syntyy 32-34 ATP-molekyyliä riippuen siitä, kuinka energiantuotto summataan. Täten soluhengitys tuottaa yhteensä 36-38 ATP: tä: 2 + 2 + (32 tai 34).