Syynä syömiseen on viime kädessä luoda molekyyli nimeltä ATP (adenosiinitrifosfaatti) niin, että soluillasi on keinot voimistaa itseään ja siten myös sinua. Eikä muuten, syy hengittää on se, että happea tarvitaan saadakseen maksimaalisen määrän soluenergiaa edeltäjiltä glukoosi molekyylejä.
Ihmisen soluja, joita käytetään ATP: n tuottamiseen, kutsutaan soluhengitykseksi. Se johtaa 36-38 ATP: n muodostumiseen glukoosimolekyyliä kohti. Se koostuu sarjasta vaiheita, jotka alkavat solun sytoplasmassa ja siirtyvät mitokondrioihin, eukaryoottisten solujen "voimalaitoksiin". Kahta ATP: tä tuottavaa prosessia voidaan pitää glykolyysinä (anaerobinen osa), jota seuraa aerobinen hengitys (happea vaativa osa).
Mikä on ATP?
Kemiallisesti ATP on a nukleotidi. Nukleotidit ovat myös DNA: n rakennuspalikoita. Kaikki nukleotidit koostuvat viiden hiilen sokeriosasta, typpipitoisesta emäksestä ja yhdestä kolmeen fosfaattiryhmää. Emäs voi olla joko adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G), tymiini (T) tai urasiili (U). Kuten voit tunnistaa sen nimestä, ATP: n emäs on adeniini ja se sisältää kolme fosfaattiryhmää.
Kun ATP on "rakennettu", sen välitön edeltäjä on ADP (adenosiinidifosfaatti), joka itse tulee AMP (adenosiinimonofosfaatti). Ainoa ero näiden kahden välillä on ADP: n fosfaatti-fosfaatti "ketjuun" kiinnittynyt kolmas fosfaattiryhmä. Vastuussa olevaa entsyymiä kutsutaan ATP-syntaasiksi.
Kun solu "kuluttaa" ATP: n, ATP-ADP-reaktion nimi on hydrolyysi, koska vettä käytetään katkaisemaan kahden terminaalisen fosfaattiryhmän välinen sidos. Yksinkertainen yhtälö ATP: n uudistamiseksi sen nukleotidisukulaisista on ADP + Pitai jopa AMP + 2 Pi. missä Pi on epäorgaaninen (ts. ei kiinnittynyt hiiltä sisältävään molekyyliin) fosfaatti.
Soluenergia eukaryooteissa: soluhengitys
Soluhengitystä esiintyy vain eukaryooteissa, jotka ovat luonnon monisoluisia, suurempia ja monimutkaisempia vastauksia yksisoluisiin prokaryooteihin. Ihmiset ovat ensimmäisten joukossa, kun taas bakteerit väittävät jälkimmäisiä. Prosessi etenee neljässä vaiheessa: glykolyysi, jota esiintyy myös prokaryooteissa eikä vaadi happea; sillan reaktio; ja aerobisen hengityksen kaksi reaktiosarjaa, Krebs-sykli ja elektronien siirtoketju.
Glykolyysi
Glykolyysin aloittamiseksi glukoosimolekyylillä, joka on diffundoitunut soluun plasmamembraanin läpi, fosfaatti on kiinnittynyt yhteen sen hiiliatomeista. Sitten se järjestetään uudelleen fruktoosimolekyyliksi, jolloin toinen fosfaattiryhmä kiinnittyy toiseen hiiliatomiin. Saatu kaksinkertaisesti fosforyloitu kuuden hiilen molekyyli jaetaan kahteen kolmen hiilen molekyyliin. Tämä vaihe maksaa kaksi ATP: tä.
Glykolyysin toinen osa etenee, kun kolmen hiilen molekyylit järjestetään uudelleen sarjaan vaiheita pyruvaatti, kun taas sillä välin lisätään kaksi fosfaattia ja sitten kaikki neljä poistetaan ja lisätään ADP: hen muodostaen ATP. Tämä vaihe tuottaa neljä ATP: tä,jolloin glykolyysin nettotuotto on kaksi ATP: tä.
Krebsin sykli
Mitokondrioiden siltareaktio saa pyruvaattimolekyylin toimintavalmiiksi poistamalla yhden sen hiilistä ja kahdesta oksigeenistä asetaatin tuottamiseksi, joka sitten liitetään koentsyymi A muodostamaan asetyyli-CoA: ta.
Kahden hiilen asetyyli-CoA lisätään nelihiiliseen molekyyliin, oksaloasetaattiin, reaktioiden käynnistämiseksi. Tuloksena oleva kuusihiilinen molekyyli pelkistetään lopulta oksaloasetaatiksi (siis otsikossa "sykli"; reagenssi on myös tuote). Prosessissa kaksi ATP- ja 10 molekyyliä tunnetaan nimellä elektronikantajat (kahdeksan NADH ja kaksi FADH2) on tuotettu.
Elektronikuljetusketju
Soluhengityksen loppuvaiheessa ja toisessa aerobisessa vaiheessa otetaan käyttöön erilaisia suurenergisiä elektronikantajia. Niiden elektronit irrotetaan mitokondrioiden kalvoon upotetuilla entsyymeillä, ja niiden energia on käytetään tehostamaan fosfaattiryhmien lisäämistä ADP: hen ATP: n muodostamiseksi, prosessia, jota kutsutaan hapettimeksi fosforylaatio. Happi on lopullinen elektronin vastaanottaja.
Tuloksena on 32-34 ATP, mikä tarkoittaa, että lisäämällä kaksi ATP: tä kumpikin glykolyysistä ja Krebsin syklistä, soluhengitys tuottaa 36-38 ATP glukoosimolekyyliä kohti.