Stanično disanje je postupak kojim stanice pretvaraju glukozu (šećer) u ugljični dioksid i vodu. U tom procesu energija u obliku molekule tzv adenozin trifosfat, ili ATP, je pušten. Budući da je kisik potreban za pokretanje ove reakcije, stanično disanje se također smatra vrstom Reakcija "gorenja" gdje se organska molekula (glukoza) oksidira ili sagori oslobađajući energiju u postupak.
Stanicama je potrebna ATP energija za obavljanje svih funkcija neophodnih za život. Ali koliko ATP-a trebamo? Da naše vlastite stanice ne zamjenjuju ATP neprestano staničnim disanjem, potrošili bismo gotovo cijelu tjelesnu težinu u ATP-u u jednom danu.
Stanično disanje odvija se u tri koraka: glikoliza, ciklus limunske kiseline i oksidacijsku fosforilaciju.
Enzimi
Enzimi su proteini koji kataliziraju ili utječu na brzinu kemijskih reakcija, a da se pri tome ne mijenjaju. Specifični enzimi kataliziraju svaku staničnu reakciju.
Glavna uloga enzima tijekom reakcije disanja je pomoć u prijenosu elektrona iz jedne molekule u drugu. Ti se prijenosi nazivaju "redoks" reakcijama, gdje se gubitak elektrona iz jedne molekule (oksidacija) mora podudarati s dodavanjem elektrona drugoj tvari (redukcija).
Glikoliza
Ovaj prvi korak reakcije disanja odvija se u citoplazmaili tekućina stanice. Glikoliza se sastoji od devet odvojenih kemijskih reakcija, od kojih svaku katalizira određeni enzim.
Ključni igrači glikolize su enzim dehidrodgenaza i koenzim (ne-proteinski pomagač) nazvan NAD +. Dehidrodgenaza oksidira glukozu oduzimajući joj dva elektrona i prenoseći ih u NAD +. U procesu se glukoza "razdvaja" na dvije molekule piruvata, koje nastavljaju reakciju.
Ciklus limunske kiseline
Drugi se korak reakcije disanja odvija unutar stanične organele zvane mitohondrije, koji se zbog svoje uloge u proizvodnji ATP-a nazivaju "tvornicama energije" za stanicu.
Neposredno prije početka ciklusa limunske kiseline, piruvat se "dotjeruje" za reakciju pretvarajući se u visokoenergetsku tvar nazvanu acetil koenzim A ili acetil-CoA.
Specifični enzimi smješteni u mitohondrijima tada pokreću brojne reakcije koje čine limunsku kiselinu ciklus (poznat i kao Krebsov ciklus) preuređivanjem kemijskih veza i sudjelovanjem u više redoks reakcije.
Po završetku ovog koraka molekule koje nose elektrone napuštaju ciklus limunske kiseline i započinju treći korak.
Oksidativne fosforilacije
Posljednji korak reakcije disanja, također nazvan lanac za transport elektrona, gdje se događa isplata energije za stanicu. Tijekom ovog koraka kisik pokreće lanac kretanja elektrona preko membrane mitohondrija. Ovaj prijenos elektrona pokreće sposobnost enzima ATP sintaze da proizvede 38 molekula ATP.
