Sejtlégzés az a folyamat, amelynek során a sejtek átalakítják a glükózt (egy cukrot) szén-dioxiddá és vízzé. Ennek során az energia egy molekula formájában, az úgynevezett adenozin-trifoszfát, vagy ATP, felszabadul. Mivel ennek a reakciónak az oxigénre van szüksége, a sejtek légzését is a típus egyikének tekintik "Égő" reakció, amikor egy szerves molekula (glükóz) oxidálódik vagy elégetik, energiát szabadít fel a folyamat.
A sejtek ATP energiát igényelnek az élethez szükséges összes funkció végrehajtásához. De mennyi ATP-re van szükségünk? Ha a saját sejtjeink sejtszintű légzéssel nem helyettesítenék folyamatosan az ATP-t, akkor szinte teljes testtömegünket egy nap alatt felhasználnánk ATP-ben.
A sejtes légzés három lépésben zajlik: glikolízis, a citromsav-ciklus és oxidatív foszforilezés.
Enzimek
Enzimek olyan fehérjék, amelyek katalizálják vagy befolyásolják a kémiai reakciók sebességét anélkül, hogy önmagukban megváltoznának a folyamat során. Specifikus enzimek katalizálják az egyes sejtes reakciókat.
Az enzimek fő szerepe a légzési reakció során az, hogy elősegítsék az elektronok egyik molekulából a másikba történő átvitelét. Ezeket az átadásokat „redox” reakcióknak nevezzük, ahol az egyik molekula elektronveszteségének (oxidáció) egybe kell esnie az elektron hozzáadásával egy másik anyaghoz (redukció).
Glikolízis
A légzési reakció ezen első lépése a citoplazmavagy folyadék, a sejt. A glikolízis kilenc különálló kémiai reakcióból áll, amelyeket egy-egy specifikus enzim katalizál.
A glikolízis kulcsszereplői a dehidrodgenáz enzim és a koenzim (nem fehérje segítő), az úgynevezett NAD +. A dehidrodgenáz oxidálja a glükózt úgy, hogy két elektront sztrippel belőle és átviszi őket a NAD + -ba. A folyamat során a glükózt két piruvátmolekulára „hasítják”, amelyek folytatják a reakciót.
A citromsav ciklus
A légzési reakció második lépése egy sejtorganell belsejében zajlik, az úgynevezett mitokondrium, amelyeket az ATP-termelésben betöltött szerepük miatt a sejt „erőműveinek” neveznek.
Közvetlenül a citromsavciklus megkezdése előtt a piruvátot „ápolták” a reakcióra azáltal, hogy nagy energiájú anyaggá alakítják, az úgynevezett acetil-koenzim A-nak vagy acetil-CoA-nak.
A mitokondriumokban elhelyezkedő specifikus enzimek működtetik a citromsavat alkotó sok reakciót ciklus (más néven Krebs-ciklus) a kémiai kötések átrendezésével és több redoxban való részvétellel reakciókat.
Ennek a lépésnek az elvégzésével az elektront hordozó molekulák elhagyják a citromsav ciklust, és megkezdik a harmadik lépést.
Oxidatív foszforiláció
A légzési reakció utolsó lépése, más néven elektronszállító lánc, ahol az energia kifizetése megtörténik a sejt számára. Ebben a lépésben az oxigén egy elektronmozgási láncot vezet át a mitokondrium membránján. Ez az elektronátadás az ATP-szintáz enzim 38 molekulájának ATP-termelésére való képességét hajtja végre.