Sejtlégzés az eukarióta sejtekben előforduló folyamatok összessége, amelyek generálódnak ATP (adenozin-trifoszfát) sejtenergiára, és anaerob és aerob lépéseket egyaránt tartalmaz. Általában a sejtes légzés négy szakaszra osztható: Glikolízis, amely nem igényel oxigént és az összes sejt mitokondriumában fordul elő, valamint az aerob légzés három szakasza, amelyek mindegyike a mitokondriumban fordul elő: híd (vagy átmenet) reakció, a Krebs ciklus és a elektronszállító lánc reakciókat.
Tehát, ha arra kérik, hogy azonosítsa a sejtlégzés teljes szakaszát (vagy szakaszait) kívül a mitokondriumok közül válaszolhat "glikolízisre", és végezhet vele. De a kíváncsiak számára ez csak azt a kérdést ébreszti fel: Mi történik pontosan belül azokat a mitokondriumokat? Vagyis mi történik a hatszénes glükózmolekula legvégén, amely belép a glikolízisbe a citoplazmában?
Légzés prokariótákban vs. Eukarióták
A prokarióta sejtek nem kötődnek belső membránhoz sejtszervecskék. DNS-jük szabadon lebeg a citoplazmában, csakúgy, mint a glikolízis végignyomásához szükséges enzimfehérjék. Így légzésük teljes egésze glikolízisből áll.
Az eukarióta sejtekben a hídreakció, a Krebs-ciklus és az elektrontranszportlánc együtt aerob légzést alkotnak, és mint ilyen a sejtlégzés utolsó három lépése, mint a egész.
A sejtlégzés négy lépése közül melyik következik be a mitokondriumban?
Valójában egy jobb kérdés, amelyet feltesz, ha tudni szeretné, hogy az eukarióta sejtekben milyen folyamatok történnek és hol zajlanak le: nem mitokondriumokban fordulnak elő?
- A cukor hasadása
- A hídreakció
- A Krebs-ciklus
- Az elektronszállító lánc
Az egyik válasz arra emlékeztet, hogy szem előtt tartjuk, hogy minden sejt felhasználja a glikolízist (a hasadás) glükóz két három szénatomos piruvátmolekulává), de csak az eukarióta sejteknek vannak organellái, köztük mitokondrium.
Bizonyos szempontból az eukarióták esetében a glikolízis szinte kellemetlenséget jelent, és a 36-38 ATP-es sejtlégzésből csak kettő szolgál ki glükózmolekulánként. Egyszerű arányok alapján azt várná, hogy a sejtlégzés szinte egésze valahol a mitokondriumokban fog bekövetkezni, és ez valójában így is van - a négy fázisból három.
A mitokondrium szerkezete és működése
A mitokondriumok kettős plazmamembránba vannak zárva, akárcsak a sejt egésze és más organellumok (pl. A Golgi-készülék). A mitokondrium belsejét, a citoplazmához hasonló helyet, ha a mitokondriumokat a sejtekhez hasonlítják, mátrix.
A mitokondriumok saját DNS-sel rendelkeznek a citoplazmában, éppen ott, ahol meg lehetne találni, ha a mitokondriumok még mindig szabadon létező baktériumok lennének. Csak a petesejteken keresztül jut tovább, tehát csak az ősök és leszármazottak anyai (anyai) vonalán keresztül.
Sejtlégzés: fázisok és helyek
Glikolízis: Citoplazma fázis. Ebben a tíz reakció sorozatban a citoplazmábanA glükóz átalakul egy pár piruvát molekulává. két ATP keletkezik, és nincs szükség oxigénre. Ha oxigén van jelen, és a sejt eukarióta, akkor a piruvát a mitokondriumba kerül.
Hídreakció: Mitokondrium 1. fázis. A piruvát egy szénatom (szén-dioxid, CO2) és a helyén koenzim A molekulát nyer. Az acetil-CoA fontos metabolikus köztitermék minden sejtben.
Krebsi ciklus: Mitokondrium 2. fázis. A mitokondriális mátrixban az acetil-CoA a négy szénatomot tartalmazó oxaloacetáttal kombinálva citrátot képez. Két lépésben, amelyek két ATP-t generálnak (egy ATP felfelé irányuló piruvátmolekulánként), ez a molekula visszaalakul oxaloacetáttá. Ennek során a NADH és FADH elektronhordozók2 bőségesen termelnek.
Elektrontranszport lánc: Mitokondrium 3. fázis. A belső mitokondriális membránon a Krebs-ciklusból származó elektronhordozókat használjuk fel, hogy foszfátcsoportokat adjunk az ADP-hez (adenozin-difoszfát) 32-34 ATP előállítására. Összességében tehát a sejtlégzés generálódik 36-38 ATP glükózmolekulánként, 34-36 közülük a három mitokondriális szakaszban.