Keinot, joilla elävän olennon solut imevät energiaa orgaanisten molekyylien sidoksista, riippuvat tutkittavan organismin tyypistä.
Prokaryootit (Bakteeri- ja Archaea-domeenit) rajoittuvat anaerobiseen hengitykseen, koska ne eivät voi käyttää happea. Eukaryootit (domeeni Eukaryota, joka sisältää eläimiä, kasveja, protisia ja sieniä) sisällyttää happea omaan aineenvaihduntaprosesseja ja sen seurauksena voi saada paljon enemmän adenosiinitrifosfaattia (ATP) polttoainemolekyyliä kohti järjestelmään.
Kaikki solut käyttävät kuitenkin kymmenivaiheista reaktiosarjaa, joka tunnetaan yhdessä nimellä glykolyysi. Prokaryooteissa tämä on yleensä ainoa tapa saada ATP, niin sanottu kaikkien solujen "energiavaluutta".
Eukaryooteissa se on soluhengityksen ensimmäinen vaihe, joka sisältää myös kaksi aerobista reittiä: Krebs-sykli ja elektronien siirtoketju.
Glykolyysireaktio
Glykolyysin yhdistetty lopputuote on kaksi pyruvaattimolekyyliä prosessia kohti tulevaa glukoosimolekyyliä kohti, plus kaksi ATP-molekyyliä ja kaksi NADH-molekyyliä, ns. Korkean energian elektronikantaja.
Glykolyysin täydellinen nettoreaktio on:
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 CH3(C = O) COOH + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Nettotunniste on tässä kriittinen, koska todellisuudessa tarvitaan kaksi ATP: tä glykolyysin ensimmäisessä osassa tarvittavien olosuhteiden luominen toiselle osalle, jossa muodostetaan neljä ATP: tä kokonaistaseen nostamiseksi plus-kahdelle ATP-sarakkeessa.
Glykolyysivaiheet
Jokaisen glykolyysivaiheen katalysoi tietty entsyymi, kuten on tapana kaikille solun aineenvaihduntareaktioille. Entsyymi vaikuttaa paitsi kaikkiin reaktioihin, myös jokainen mukana oleva entsyymi on spesifinen kyseiselle reaktiolle. Näin ollen reagoivan aineen ja entsyymin välinen suhde on paikallaan.
Glykolyysi on tyypillisesti jaettu kahteen vaiheeseen, jotka osoittavat mukana olevan energian virtauksen.
Sijoitusvaihe: Ensimmäiset neljä glykolyysireaktiota sisältävät glukoosin fosforylaation sen jälkeen, kun se tulee solusytoplasmaan; tämän molekyylin uudelleenjärjestely toiseksi kuusihiiliseksi sokeriksi (fruktoosi); tämän molekyylin fosforylaatio eri hiilellä, jolloin saadaan yhdiste, jolla on kaksi fosfaattiryhmää; tämän molekyylin jakaminen pariksi kolmihiilisiä välituotteita, joista kullakin on kiinnitetty oma fosfaattiryhmänsä.
Palautusvaihe: Yksi kahdesta fosfaattia sisältävästä kolmihiiliyhdisteestä, joka on muodostettu fruktoosi-1,6-bisfosfaatin, dihydroksiasetonifosfaatin (DHAP) halkaisussa, on muunnetaan toiseksi, glyseraldehydi-3-fosfaatiksi (G3P), mikä tarkoittaa, että tässä vaiheessa on kaksi G3P-molekyyliä kutakin glukoosimolekyyliä kohti glykolyysi.
Seuraavaksi nämä molekyylit fosforyloidaan, ja seuraavissa useissa vaiheissa fosfaatit kuoritaan irti ja käytetään ATP: n muodostamiseen, kun kolmen hiilen molekyylit järjestyvät uudelleen pyruvaatiksi. Matkan varrella NAD: sta luodaan kaksi NADH: ta+, yksi kolmihiilistä molekyyliä kohti.
Siten yllä oleva nettoreaktio on tyydyttävä ja voit nyt vastata luottavaisesti kysymykseen "Mitkä molekyylit saadaan glykolyysin lopussa?"
Glykolyysin jälkeen
Hapen läsnä ollessa eukaryoottisoluissa pyruvaatti kuljetetaan kutsutulle organellille mitokondrioita, joista on kyse aerobinen hengitys. Pyruvaatti erotetaan hiilestä, joka poistuu prosessista jätetuotteen hiilidioksidin (CO2), ja jätetään taakse asetyylikoentsyyminä A.
Krebsin sykli: Mitokondrioiden matriisissa asetyyli-CoA yhdistyy nelihiiliseen yhdisteeseen oksaloasetaattiin, jolloin saadaan kuuden hiilen molekyylisitraatti. Tämä molekyyli paritetaan takaisin oksaloasetaatiksi, jolloin menetetään kaksi CO: ta2 ja yhden ATP: n, kolmen NADH: n ja yhden FADH: n voitto2 (toinen elektronikantaja) kierrosta kohti.
Tämä tarkoittaa, että sinun on kaksinkertaistettava nämä luvut sen huomioon ottamiseksi, että kaksi asetyyli-CoA: ta tulee Krebs-sykli glykolyysiin tulevaa glukoosimolekyyliä kohti.
Elektronien siirtoketju: Näissä mitokondrioiden kalvolla tapahtuvissa reaktioissa edellä mainittujen elektronikantajien vetyatomit (elektronit) irrotetaan kantajamolekyylinsä, joita käytetään synnyttämään paljon ATP: tä, noin 32-34 "ylävirran glukoosia" kohti molekyyli.
