A sejtlégzés négy szakasza

Sejtlégzés az eukarióta organizmusok különféle biokémiai eszközeinek összege energia élelmiszerből, konkrétan szőlőcukor molekulák.

A sejtes légzési folyamat négy alapszakaszt vagy lépést tartalmaz: Glikolízis, amely minden organizmusban előfordul, prokarióta és eukarióta; a hídreakció, amely meggátolja a színpadot az aerob légzés érdekében; és a Krebs ciklus és a elektronszállító lánc, oxigénfüggő utak, amelyek egymás után fordulnak elő a mitokondriumokban.

A sejtlégzés lépései nem azonos sebességgel történnek, és ugyanaz a reakciókészlet különböző ütemben haladhat ugyanabban a szervezetben, különböző időpontokban. Például az izomsejtekben a glikolízis sebessége várhatóan nagymértékben megnő az intenzív kezelés során anaerob "oxigénadóssággal járó" testmozgás, de az aerob légzés lépései nem gyorsulnak fel érezhetően, kivéve, ha a gyakorlatot aerob, "felosztó-kirovó" intenzitás szintjén hajtják végre.

A teljes sejtes légzésképlet forrásonként kissé eltérően néz ki, attól függően, hogy a szerzők mit választanak értelmes reagensként és termékként. Például sok forrás kihagyja a NAD elektronhordozókat

Összességében a hatszénes cukormolekula glükózját oxigén jelenlétében szén-dioxiddá és vízzé alakítják, így 36-38 ATP-molekula (adenozin-trifoszfát, a sejtek természetének "energia pénzneme"). Ezt a kémiai egyenletet a következő egyenlet képviseli:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O + 36 ATP

A sejtlégzés első szakasza az glikolízis, amely tíz reakció halmaza, amelyek nem igényelnek oxigént és ezért minden élő sejtben előfordulnak. A prokarióták (a Bacteria és az Archaea területről, korábban archaebacteria-nak hívták őket) szinte kizárólag a glikolízist használják, mivel az eukarióták (állatok, gombák, protiszták és növények) elsősorban asztalként használják az energiával jövedelmezőbbek számára reakciói aerob légzés.

A glikolízis a citoplazmában zajlik. A folyamat "beruházási szakaszában" két ATP-t fogyasztanak, mivel két foszfátot adnak a glükózszármazékhoz, mielőtt két három szénatomos vegyületté oszlik. Ezek két molekulává alakulnak át piruvát, 2 NADH és négy ATP egy két ATP nettó nyeresége.

A sejtlégzés második szakasza, az átmenet vagy hídreakció, kevesebb figyelmet kap, mint a sejtes légzés többi része. Ahogy a neve is mutatja, a glikolízisből a nélküle túlmutató aerob reakciókig nem lehetne eljutni.

Ebben a reakcióban, amely a mitokondriumokban fordul elő, a glikolízisből származó két piruvát molekula két acetil koenzim A (acetil CoA) molekulává alakul, két CO₂ metabolikus hulladékként keletkezik. ATP-t nem állítanak elő.

A Krebs ciklus nem termel sok energiát (két ATP), hanem az acetil-CoA két szénatomot és a négy szénatomot tartalmazó oxaloacetátot egyesítve, a kapott termék egy olyan átmeneti sorozat révén, amely a molekulát oxaloacetáttá alakítja vissza, generálódik nyolc NADH és két FADH₂, egy másik elektronhordozó (négy NADH és egy FADH₂ a glikolízis során sejtlégzésbe belépő glükózmolekulánként).

Ezekre a molekulákra van szükség a elektronszállító láncés szintézisük során még négy CO₂ molekulák hulladékként kerülnek ki a sejtből.

A sejtlégzés negyedik és egyben utolsó szakaszában történik a fő energia-teremtés. A NADH és a FADH által hordozott elektronok₂ enzimek húzzák ki ezekből a molekulákból a mitokondriális membrán és az oxidatív foszforilezésnek nevezett folyamat hajtására használják, ahol az elektrokémiai gradiens a a fent említett elektronok felszabadulása foszfátmolekulákat ad hozzá az ADP-hez a termeléshez ATP.

Oxigén szükséges ehhez a lépéshez, mivel ez a végső elektron-akceptor a láncban. Ezzel létrejön H₂O, tehát ebből a lépésből származik a sejtlégzési egyenletben lévő víz.

Összességében ebben a lépésben 32-34 ATP-molekula keletkezik, attól függően, hogy az energiahozamot hogyan összegezzük. Így a sejtlégzés összesen 36-38 ATP-t eredményez: 2 + 2 + (32 vagy 34).